Arrière-plan de l'invention

La présente invention se rapporte au domaine général des moteurs à turbine à gaz comprenant une structure (ou boîtier) de paliers à roulements entre deux étages de turbines axiales, notamment entre une turbine basse-pression et une turbine haute-pression d'une turbomachine.

Dans une turbomachine comprenant un boîtier de paliers à roulements entre la turbine basse-pression et la turbine haute-pression, les paliers sont généralement supportés en rotation par une structure annulaire de paliers qui comprend une pluralité de bras structuraux traversant radialement la veine d'écoulement du flux gazeux et raccordés à une virole externe et à une virole interne. Certains de ces bras sont traversés par des servitudes huile/air, et notamment par des conduites d'huile qui permettent d'acheminer de l'huile de lubrifications aux roulements de la structure de paliers.

En aval de la structure de paliers, l'espace séparant la turbine basse-pression de la turbine haute-pression de la turbomachine comprend également un distributeur de turbine qui est typiquement composé d'une pluralité d'aubages de distributeur traversant radialement la veine d'écoulement du flux gazeux. Ces aubages de distributeur sont raccordés à une virole externe et à une virole interne et présentent chacun un profil aérodynamique élaboré pour accélérer le flux gazeux en lui donnant un angle de giration par rapport à l'axe longitudinal de la turbomachine qui est nécessaire à l'entraînement de la turbine basse-pression.

Avec une telle architecture, l'aérodynamique des bras de la structure de paliers est optimisée pour limiter les pertes aérodynamiques dans la veine, tout en permettant le passage des servitudes huile/air. Quant au distributeur de turbine, il est séparé de la structure de paliers et nécessite des précautions d'accrochage à cette dernière afin de limiter les contraintes dans les profils.

Cette architecture présente l'inconvénient principal que le « clocking » (c'est-à-dire l'orientation angulaire relative) entre le sillage des bras de la structure de paliers et le bord d'attaque des aubages du distributeur situé en aval est complexe à réaliser. Pour résoudre ce problème, certaines architectures proposent de regrouper les fonctions de support de paliers et de distributeur au sein d'un même ensemble structurel. Cependant, aucune de ces architectures ne présente pleinement satisfaction. Pour faciliter le montage, certaines architectures proposent notamment de sectoriser ce même ensemble structurel, ce qui augmente toutefois le nombre de pièces et rend difficile l'alignement de la veine et la réalisation de l'étanchéité entre les différents secteurs. Objet et résumé de l'invention

La présente invention a donc pour but principal de proposer une architecture de support de paliers et de distributeur qui ne présente pas les inconvénients précités.

Conformément à l'invention, ce but est atteint grâce à un distributeur de turbine pour moteur à turbine à gaz, comprenant une pluralité d'aubes directrices fixes ayant toutes un même profil aérodynamique et s'étendant radialement entre une virole externe et une virole interne, une épingle interne s'étendant radialement vers l'intérieur depuis la virole interne et destinée à être fixée de manière étanche sur un boîtier de paliers à roulements, et une épingle externe s'étendant radialement vers l'extérieur depuis la virole externe et destinée à être fixée de manière étanche sur un carter extérieur, les aubes directrices, les viroles interne et externe et les épingles interne et externe étant réalisés à partir d'une seule et même pièce de sorte à former une structure monobloc.

Le distributeur selon l'invention est remarquable notamment qu'il propose de regrouper au sein d'une même et unique structure monobloc les fonctions de support de paliers et de distributeur. Le recours à une structure monobloc évite les problèmes de « clocking » tout en minimisant le nombre de pièces.

La fixation du distributeur selon l'invention est réalisée par les épingles interne et externe sur les parties interne et externe (respectivement) de la veine, assurant ainsi une étanchéité et la transmission des efforts des paliers à la structure du moteur. Par ailleurs, les aubes directrices du distributeur selon l'invention ont toutes le même profil aérodynamique, ce qui permet d'obtenir une homogénéité tangentielle aérodynamique, thermique et mécanique (et éviter ainsi les problèmes de raideur et d'excitations vibratoires).

De préférence, les aubes directrices sont régulièrement espacées autour d'un axe longitudinal du distributeur

De préférence également, au moins l'une des aubes directrices est creuse et traversée par une conduite d'huile et/ou d'air. En effet, en rendant les aubes directrices creuses, il est possible d'y faire passer une conduite, notamment une conduite d'huile destiné à lubrifier les paliers du boîtier de paliers.

Le distributeur peut être métallique et réalisé par un procédé de fabrication choisi parmi les procédés suivant : fonderie, fusion laser, et mécanosoudage.

L'invention a également pour objet une turbomachine comprenant une turbine basse-pression, une turbine haute-pression et un distributeur tel que défini précédemment qui est intercalé entre la turbine basse-pression et la turbine haute-pression.

Brève description des dessins

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. Sur les figures :

- la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un distributeur selon l'invention dans son environnement immédiat ; et

- les figures 2 et 3 sont des vues du distributeur de la figure 1, respectivement de face et en perspective.

Description détaillée de l'invention

L'invention s'applique à toute turbomachine comprenant un boîtier de paliers à roulements qui est intercalé entre deux étages de turbines axiales, notamment entre une turbine haute-pression 2 et une turbine basse-pression 4 telles que représentées de façon schématique sur la figure 1.

Sur cette figure 1 est ainsi représenté un boîtier de paliers à roulement 6 qui comprend un palier à roulement amont 8 supportant en rotation un arbre 2a couplé à la turbine haute-pression 2 et un palier à roulement aval 10 supportant en rotation un arbre 4a couplé à la turbine basse-pression 4. Ce boîtier de paliers à roulement 6 consiste notamment en une enceinte dans laquelle de l'huile est injectée pour refroidir et lubrifier les roulements des paliers 8, 10.

Entre la turbine haute-pression 2 et la turbine basse-pression 4 est intercalé un distributeur 12 conforme à l'invention. Ce distributeur a pour fonction d'assurer un support pour les paliers à roulement amont 8 et aval 10 et de jouer le rôle de distributeur, c'est-à-dire de diriger l'écoulement du flux gazeux issus de la turbine haute-pression 2 sur les aubes de la turbine basse-pression 4.

A cet effet, comme représenté également sur les figures 2 et 3, le distributeur 12 selon l'invention présente une forme générale de révolution (par rapport à l'axe longitudinal X-X de la turbomachine) et comprend une pluralité d'aubes directrices 14 fixes qui s'étendent radialement au travers de la veine 16 d'écoulement du flux gazeux provenant de la turbine haute-pression 2.

Les aubes directrices 14 sont de préférence régulièrement espacées angulairement autour de l'axe longitudinal X-X de la turbomachine et ont chacune un même profil aérodynamique qui leur permet de diriger l'écoulement du flux gazeux issus de la turbine haute- pression 2 sur les aubes de la turbine basse-pression 4.

Les aubes directrices 14 sont raccordées à l'extérieur à une virole externe 18 et à l'intérieur à une virole interne 20 qui délimitent entre elles la veine 16 d'écoulement du flux gazeux.

Le distributeur 12 selon l'invention comprend également une épingle interne 22 qui s'étend radialement vers l'intérieur depuis la virole interne 20, et une épingle externe 24 qui s'étend radialement vers l'extérieur depuis la virole externe 18. Ces épingles interne 22 et externe 24 sont des flasques annulaires qui s'étendent radialement depuis la virole correspondante.

L'épingle interne 22 est destinée à être fixée de manière étanche sur le boîtier de paliers à roulement 6, par exemple par l'intermédiaire de systèmes vis/écrous 26 traversant une bride 22a de l'épingle interne. Quant à l'épingle externe 24, elle est destinée à être fixée de manière étanche sur un carter extérieur 28 de la turbomachine à l'intérieur duquel sont logés les turbine haute-pression et basse-pression, par exemple par l'intermédiaire de systèmes vis/écrous 30 traversant une bride 24a de l'épingle externe.

De plus, le distributeur 12 selon l'invention est monobloc, c'est- à-dire que les aubes directrices 14, les viroles externe 18 et interne 20 et les épingles interne 22 et externe 24 forment une seule et même pièce comme notamment représenté sur les figures 2 et 3.

Lorsqu'elle est réalisée en métal, cette structure monobloc de distributeur peut être obtenue de différentes manières. Par exemple, elle peut être obtenue par fonderie, par fusion laser (procédé dans lequel la structure est générée par une succession de lits de poudres sélectivement fusionnés par un laser) ou encore par mécanosoudage (procédé consistant à assembler par soudage les divers éléments constitutifs du distributeur avant d'en effectuer l'usinage).

Selon une disposition avantageuse, les aubes directrices 14 du distributeur sont creuses, ce qui permet de faire transiter des servitudes huile/air.

Ainsi, comme représenté sur la figure 1, certaines des aubes directrices 14 peuvent être traversées radialement par exemple par une conduite d'huile 32 destinée à injecter dans le boîtier de paliers à roulement 6 de l'huile pour refroidir et lubrifier les roulements des paliers 8, 10.