EP1637702B1 - Module de turbine pour moteur à turbine à gaz - Google Patents

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EP1637702B1
EP1637702B1 EP05108736.9A EP05108736A EP1637702B1 EP 1637702 B1 EP1637702 B1 EP 1637702B1 EP 05108736 A EP05108736 A EP 05108736A EP 1637702 B1 EP1637702 B1 EP 1637702B1
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EP
European Patent Office
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sector
annular
turbine
shaped element
module according
Prior art date
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Application number
EP05108736.9A
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German (de)
English (en)
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EP1637702A1 (fr
Inventor
Jacques René Bart
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Safran Aircraft Engines SAS
Original Assignee
Safran Aircraft Engines SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Safran Aircraft Engines SAS filed Critical Safran Aircraft Engines SAS
Publication of EP1637702A1 publication Critical patent/EP1637702A1/fr
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/001—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between stator blade and rotor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/24—Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
    • F01D25/246—Fastening of diaphragms or stator-rings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/06—Rotors for more than one axial stage, e.g. of drum or multiple disc type; Details thereof, e.g. shafts, shaft connections

Definitions

  • the present invention relates to the field of gas turbine engines and aims in particular a modular turbine element for such a motor.
  • a gas turbine engine comprises, in the direction of flow of the gases, means for compressing the air supplying the engine, a combustion chamber and at least one turbine stage for driving the compression means of the engine. air.
  • the engine can drive a blower contributing to the thrust produced by the latter.
  • the air admitted to the engine inlet is then divided into a primary flow directed to the combustion chamber and a secondary flow concentric to the first and providing in engines with high dilution rate most of the thrust.
  • These latter motors for some two bodies include: a high pressure body and a low pressure body independent in rotation from one another.
  • the low pressure body drives the blower.
  • Each body includes a turbine module driving the associated compression module.
  • the turbine rotor low pressure 9 consists of five disks 9A to 9E provided with blades on their periphery and bolted together. The five stages are separated by fixed flow distributors, 11A to 11D, which each straighten the flow of gas from the upstream stage to the stage immediately downstream.
  • rings 13A to 13E are arranged concentrically to the vanes of each stage.
  • the rings 13A to 13E consist of sheet metal sectors comprising sealing segments 14, of abradable type material, which cooperate with the end of the rotor blades, here a bead provided with radial blades, so as to form labyrinth seals.
  • the outer casing comprises annular axially oriented hooks 15 forming bearing and hooking surfaces for both the distributors 11 and the rings 13.
  • Each fin or nozzle sector includes corresponding means on its head portion. It is a pair of axial hooks 11 'facing upstream and radially spaced from each other, and downstream axial hooks 11'.
  • the hooks 15 cooperate with the stator hooks for supporting the distributors and the sealing rings together
  • Metal elements forming springs are associated with anti-rotation plates and ensure the clamping of the parts together and the maintenance of the assembly.
  • Labyrinth seals also provide sealing between the rotor and stator members at the other end of the stator vanes.
  • rings said inter-stages, on which radial blades are machined, are mounted between two discs and bolted with them. These inter-stage rings cooperate with pads of abradable material soldered to the inner platforms of the dispenser.
  • the interstage rings form a channel for guiding the cooling air between an internal supply source and the blade roots housed in the cells, especially at the dovetail, on the rim at the periphery of the disks.
  • the applicant has therefore set itself the goal of producing a turbine module, more particularly a low pressure turbine module, the structure of which is simplified with respect to the production of the prior art.
  • a turbine module for a gas turbine engine comprising at least two consecutive stages of rotor of turbine separated by a distributor grid inside a housing, the annular distributors having a plurality of ring sector-shaped elements, a first portion of which supports fixed blades arranged radially towards the axis of the turbine and a second part forms a sealing means with the tops of the vanes of the turbine rotor, characterized in that said elements in the form of ring sector are wedged inside the casing by attachment means each comprising a axial hook integral with the casing, cooperating with a pair of axial hooks integral with the upstream portion of said ring-shaped element in such a way that the downstream end of a ring sealing sector of the rotor disposed upstream is held between said axial hooks secured to the upstream portion of said element with said axial hook integral with the housing.
  • the patent US 3644057 discloses ring-shaped elements having a first portion supporting fixed blades and a second portion forming a sealing means with the tips of the rotor blades. However, all the distributors and the housing do not form a module.
  • the module of the invention preferably comprises from three to six consecutive turbine rotor stages separated by distributors.
  • At least two of said turbine rotors form a one-piece assembly.
  • platelets of abradable material are fixed on said second part of the element.
  • the module according to the invention shown in section along the axis of the gas turbine engine is disposed downstream of the combustion chamber not visible on the figure 2 . It receives the flow of engine gas from the distributor 105. It comprises a crankcase frustoconical general shape 120 inside which are mounted the different distributor stages interposed between the turbine rotor stages. As in the device of the prior art presented above, the module here comprises five turbine stages 109A to 109E between which are interposed four distributor rings 111A to 111D.
  • the distributor grid 111A is of generally annular shape being subdivided into sectors.
  • the sectors comprise from one to ten fixed vanes, for example five or six. There may be for example 8 sectors forming the distribution ring.
  • For each sector of the distributor 111A there are 111A1 blades or arranged radially across the gas stream between an inner platform 112A located on the side of the motor axis and an outer platform 113A to the opposite.
  • the outer platform 113A is part of a ring-shaped element 114A in two parts arranged axially one after the other. Said platform is the first part 113A, and a turbine sealing sector cooperating with the top of the blades of the downstream turbine stage is the second part 113'A.
  • the inner platform 112A, the element 114A and the blades have come from a single casting.
  • the second portion 113'A comprises an abradable material 115A with regard to wipers formed on the top of the blades of the corresponding mobile stage.
  • the outer platform 113A comprises upstream a pair of axial hooks 113A1 and 113A2 spaced radially from one another. It also comprises downstream a radial bearing surface 113A3. Downstream, the second portion 113'A comprises a radial bearing surface 113'A4, and a radial lug 113'A5 forming axial stop. There is also an axially oriented finger 113'A6 which engages between two sectors of the downstream distributor 113B and forms an anti-rotation locking means.
  • the casing 120 comprises on its inner face hooks distributed along the axis of the motor by which the stators are fixed.
  • an axial hook 121A having an outer radial bearing surface and an inner radial bearing surface.
  • the spacing between two consecutive hooks 121A and 121B corresponds to the spacing between the hook 113A1 and the radial bearing surface 113'A4 of the same element 114.
  • the lug 113'A5 winds axially against the second hook 121B of the housing.
  • the pair of stator hooks 113A1 and 113A2 encloses the first housing hook 121A and the downstream end of the sealing sector 105 'which is disposed immediately upstream of the distributor stage 111A.
  • the pair of hooks encloses the assembly constituted by the corresponding second hook 121B, the downstream end of the ring sector 113'A and the sector-shaped wafer 115A of abradable material.
  • the housing also comprises stops forming radial bearing surfaces 122 between the two hooks 121A and 121B consecutive. They serve as radial support to the bearing surfaces 113A3.
  • the blades 109B1 of the stage 109B are terminated by a heel 109B2 which is provided with wipers or radial blades cooperating with the wafer of abradable material 115A. They thus form a labyrinth seal against engine gas leakage between the two sides of the turbine stage.
  • the rotary assembly 109 consists here of five disks, 109B3 to 109E3 on which the vanes are mounted. Each blade comprises a bulb-shaped foot housed in an axial cavity of complementary shape, with a dovetail profile for example, machined in the rim of the discs. Mobile blades and their mounting on a disk are known to those skilled in the art and do not form part of the invention.
  • two discs together form a single block 109 '. They are monoblock, that is to say that they are not linked by mechanical means such as bolts and are not normally removable.
  • the two disks 109B3 and 109C3 are interconnected by a ferrule 109BC.
  • This ferrule has two wipers 109BC1 circumferential, transverse to the axis of the motor, formed by machining on its surface facing the distributor 111B.
  • the disc 109B3 is secured to a ferrule lateral 109BA. This comprises a radial flange 109BA1 through which the rotor is bolted to the adjacent disc 109A3.
  • a bolt B is shown.
  • the holes for the passage of the bolts are drilled in the plane of the disc near the rim.
  • the disc 109C3 also includes a 109CD ferrule with a radial flange 109CD1 by which it is bolted to the disc 109D3.
  • the disk 109 E3 comprises a ferrule 109ED with a radial flange through which it is bolted to the disk 109D 3.
  • a cone 109D4 is integral with the disk 109D 3 for mounting the rotary assembly on a bearing not shown.
  • the ring 131 has a frustoconical portion 131A of diameter slightly greater than that of the shell 109BA to form with the latter an air passage. It comprises on each side a respectively frustoconical web 131B and 131C which bears against the disk, 109A 3 and 109B 8, at the level of the cells. It thus forms both a means of guiding the air in the latter and an axial stop for the blade roots that are housed therein.
  • the air is admitted from inside the rotor by passages formed between the radial flange 109BA1 and the disc 109A3; it circulates between the two rings 109BA and 131A to be evacuated by the passages between the cell bottom and the blade root of the two disks 109A3 and 109B3 and be introduced into the gas vein.
  • the ferrule 132 similarly comprises a central frustoconical portion 132A bordered by two sails 132B and 132C.
  • the cooling air is admitted through passages formed between the flange 109CD1 and the disc 109D3 circulates between the ferrules 132A and 109CD from which it is guided to pass through the passages between the cell bottom and the blade root of the discs. 109C3 and 109D3 then in the gas vein.
  • the assembly of the various components of the module is carried out as follows.
  • the casing is possibly already in place on the engine with the ring 105 '.
  • the pieces are then placed in the following order.
  • the complete rotor 109A whose blades are already mounted on the disk 109A3, is set up and wedged by means of appropriate tools.
  • the distributor 111A is placed sector by sector by sliding the hooks 113A1 and 113A2 on the downstream part of the assembly formed by the ring 105 'and the first hook 121A of the housing.
  • the surface 113A3 abuts against the first stop 122, and the surface 113'A4 abuts against the inner radial surface of the second hook 121B.
  • the finger 113'A5 abuts against the latter.
  • the interstage ring 131 is slid inside the ring 111A until it abuts against the rotor 109A, thus axially locking the blade roots in their cell; hooks formed on the blade root and bearing against the rim ensure immobilization against axial displacement in one direction.
  • the ring provides axial locking in the opposite direction.
  • the one-piece body 109 'with only the blades of the stage 109B is put in place and bolted directly to the disk 109A3. It is observed that the blades of the stage 109B bear against the veil 131C of the inter-stage ring 131. The hooks on the blade roots are located on the upstream side bearing against the rim of the disc; in this way the feet are locked against axial displacement.
  • the distributor 111B is set up sector by sector. First introduced the foot of each sector between the two disks 109B and 109C, then tilts it until it clings to the second hook 121B of the housing by enclosing the downstream end of the ring 113'A together with its abradable material. It is positioned on the housing in the same way as the previous distributor. The downstream radial finger comes into axial abutment against the third hook 121C.
  • the blades of the stage 109C are introduced into their housing on the disk 109C3.
  • the axial stop hook is located on the downstream side of the disc 109C3, preventing axial displacement upstream.
  • the distributor 111C is set up so that it is positioned in the housing as the previous distributors.
  • the interstage ring 132 is slid into the central passage formed by the distributor 111C. It comes to bear against the disk 109C3, locking the blades.
  • the complete rotor 109D is bolted to the flange 109CD1 of the monoblock 109 '.
  • the 111D distributor is mounted.
  • the complete rotor 109 E is bolted to the disk 109D3.

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Description

  • La présente invention se rapporte au domaine des moteurs à turbine à gaz et vise en particulier un élément modulaire de turbine pour un tel moteur.
  • Un moteur à turbine à gaz comprend, dans le sens de l'écoulement des gaz un moyen de compression de l'air alimentant le moteur, une chambre de combustion et au moins un étage de turbine d'entraînement des moyens de compression de l'air. En aéronautique, le moteur peut entraîner une soufflante contribuant à la poussée produite par ce dernier. L'air admis à l'entrée du moteur est alors divisé en un flux primaire dirigé vers la chambre de combustion et un flux secondaire concentrique au premier et fournissant dans les moteurs à fort taux de dilution la majeure partie de la poussée. Ces derniers moteurs comprennent pour certains deux corps : un corps haute pression et un corps basse pression indépendants en rotation l'un de l'autre. Le corps basse pression entraîne la soufflante. Chaque corps comprend un module de turbine entraînant le module de compression associé.
  • On a représenté sur la figure 1, en coupe longitudinale, le module de la turbine basse pression d'un moteur à double corps selon l'art antérieur. Le reste du moteur n'est pas visible sur cette figure. Ce module est disposé en aval de l'étage haute pression dont le flux de gaz débouche par le distributeur 3 constitué d'aubes fixes, individuelles ou en secteurs, montées entre le carter extérieur 5 et la structure interne fixe 7. Le rotor de turbine basse pression 9 est constitué de cinq disques 9A à 9E pourvus d'aubes sur leur périphérie et boulonnés entre eux. Les cinq étages sont séparés par des distributeurs fixes de flux, 11A à 11 D, qui redressent chacun le flux de gaz issu de l'étage amont pour l'étage situé immédiatement en aval.
  • Afin de contenir le flux de gaz dans la veine traversant les rotors de turbine, des anneaux 13A à 13E sont disposés concentriquement aux aubages de chaque étage. Les anneaux 13A à 13 E sont constitués de secteurs en tôle comportant des segments d'étanchéité 14, en matériau de type abradable, qui coopèrent avec l'extrémité des aubes du rotor, ici un talon pourvu de lames radiales, de manière à former des joints d'étanchéité à labyrinthes.
  • Le carter extérieur comprend des crochets 15 annulaires et orientés axialement, formant des surfaces d'appui et d'accrochage à la fois pour les distributeurs 11 et les anneaux 13. Chaque ailette ou secteur de distributeur comprend des moyens correspondants sur sa partie de tête. Il s'agit d'une paire de crochets axiaux 11' orientés vers l'amont et qui sont espacés radialement l'un de l'autre, et de crochets axiaux orientés vers l'aval, 11 ". Les crochets 15 coopèrent avec les crochets de stator pour supporter ensemble les distributeurs et les anneaux d'étanchéité. Des éléments métalliques formant ressorts sont associés à des plaquettes antirotation et assurent le serrage des pièces entre elles et le maintien de l'ensemble.
  • Des joints à labyrinthe assurent également l'étanchéité entre les éléments de rotor et de stator à l'autre extrémité des ailettes de stator. Ainsi notamment, des anneaux, dits inter-étages, sur lesquels des lames radiales sont usinées, sont montés entre deux disques et boulonnés avec eux. Ces anneaux inter-étages coopèrent avec des plaquettes en matériau abradable brasées sur les plateformes intérieures du distributeur. Les anneaux inter-étages forment un canal de guidage de l'air de refroidissement entre une source d'alimentation interne et les pieds d'aubes logés dans les alvéoles, en queue d'aronde notamment, sur la jante à la périphérie des disques.
  • Le montage de ce module de turbine est complexe en raison du nombre de pièces entrant dans sa structure.
  • Il serait donc souhaitable de réaliser un module dont la structure permettrait un montage plus aisé.
  • Il serait aussi souhaitable de réaliser un module dont le nombre de pièces serait réduit autorisant à la fois un montage plus aisé et une gestion des pièces plus simple.
  • Il serait encore souhaitable de réduire au minimum les modifications de structure du module de turbine selon l'art antérieur présenté ci-dessus afin de ne pas entraîner de développement important.
  • La demanderesse s'est donc fixé comme objectif la réalisation d'un module de turbine, plus particulièrement d'un module de turbine basse pression, dont la structure est simplifiée par rapport à la réalisation de l'art antérieur.
  • On connaît par exemple le brevet US 5 899 660 qui porte sur un carter permettant la réalisation de modules de turbine dont la structure est simplifiée. Les distributeurs forment une seule pièce avec les anneaux d'étanchéité des rotors de turbine. Les pièces des différents étages sont boulonnées entre elles de manière à constituer ensemble un carter. Une telle solution impliquerait cependant une modification substantielle de la structure de l'art antérieur.
  • On connaît également le brevet US 4 248 569 qui porte sur un montage de stator dont l'anneau d'étanchéité forme une seule pièce avec le distributeur, et permettant un contrôle du jeu entre l'anneau d'étanchéité et le sommet des aubes du rotor de la turbine. Il ne semble pas que la solution présentée soit aisément applicable à un module de turbine à plusieurs étages.
  • Conformément à l'invention, on parvient à atteindre les objectifs recherchés sans les inconvénients des solutions de l'art antérieur avec un module de turbine pour un moteur à turbine à gaz, selon la revendication 1, comprenant au moins deux étages consécutifs de rotor de turbine séparés par une grille de distributeurs à l'intérieur d'un carter, les distributeurs annulaires comportant une pluralité d'éléments en forme de secteur d'anneau dont une première partie supporte des aubes fixes disposées radialement vers l'axe de la turbine et une seconde partie forme un moyen d'étanchéité avec les sommets des aubes du rotor de turbine, caractérisé par le fait que lesdits éléments en forme de secteur d'anneau sont calés à l'intérieur du carter par des moyens d'accrochage comprenant chacun un crochet axial solidaire du carter, coopérant avec une paire de crochets axiaux solidaires de la partie amont dudit élément en forme de secteur d'anneau de telle manière que l'extrémité aval d'un secteur d'anneau d'étanchéité du rotor disposé en amont soit maintenue entre lesdits crochets axiaux solidaires de la partie amont dudit élément avec ledit crochet axial solidaire du carter.
  • Le brevet US 3644057 décrit des éléments en forme de secteurs d'anneau qui ont une première partie supportant des aubes fixes et une seconde partie formant un moyen d'étanchéité avec les sommets des aubes du rotor. L'ensemble des distributeurs et du carter ne forment cependant pas un module.
  • Grâce à la solution de l'invention, on perfectionne le montage des étages turbine de façon simple et efficace sans entraîner de modifications substantielles de l'environnement de ce module dans le moteur.
  • Le module de l'invention comprend de préférence de trois à six étages consécutifs de rotor de turbine séparés par des distributeurs.
  • Conformément à une autre caractéristique particulièrement avantageuse, au moins deux desdits rotors de turbines forment un ensemble monobloc.
  • Conformément à une autre caractéristique, des plaquettes en matériau abradable sont fixées sur ladite seconde partie de l'élément.
  • Un mode de réalisation non limitatif de l'invention va maintenant être décrit en référence aux dessins annexés sur lesquels :
    • la figure 1 représente un module de turbine de moteur à turbine à gaz conforme à l'art antérieur,
    • la figure 2 représente le module conforme à l'invention,
    • la figure 3 représente une partie agrandie du stator du module de la figure 2,
    • la figure 4 représente une partie agrandie du rotor du module de la figure 2.
  • Le module selon l'invention représenté en coupe selon l'axe du moteur à turbine à gaz, est disposé en aval de la chambre de combustion non visible sur la figure 2. Il reçoit le flux de gaz moteur par le distributeur 105. Il comporte un carter de forme générale tronconique 120 à l'intérieur duquel sont montés les différents étages de distributeurs intercalés entre les étages de rotor de turbines. Comme dans le dispositif de l'art antérieur présenté plus haut, le module comprend ici cinq étages de turbine 109A à 109E entre lesquels sont intercalés quatre anneaux distributeurs 111 A à 111D.
  • La grille de distributeurs 111A est de forme globalement annulaire en étant subdivisée en secteurs. Les secteurs comprennent d'une à une dizaine d'aubes fixes, par exemple cinq ou six. Il peut y avoir par exemple 8 secteurs formant l'anneau de distribution. Pour chaque secteur du distributeur 111A, on distingue la ou les pales 111A1, disposées radialement en travers de la veine de gaz entre une plateforme intérieure 112A située du côté de l'axe du moteur et une plateforme extérieure 113A à l'opposé.
  • Conformément à l'invention, la plateforme extérieure 113A fait partie d'un élément 114A en forme de secteur d'anneau, en deux parties disposées axialement l'une après l'autre. Ladite plateforme est la première partie 113A, et un secteur d'étanchéité de turbine coopérant avec le sommet des aubes de l'étage de turbine aval est la seconde partie 113'A. Avantageusement la plateforme intérieure 112A, l'élément 114A et les pales sont venues d'une seule pièce de fonderie.
  • La seconde partie 113'A comporte un matériau abradable 115A au regard des léchettes ménagées sur le sommet des aubes de l'étage mobile correspondant.
  • La plateforme extérieure 113A comprend en amont une paire de crochets axiaux 113A1 et 113A2 espacés radialement l'un de l'autre. Elle comprend aussi en aval une surface d'appui radial 113A3. En aval, la seconde partie 113'A comprend une surface d'appui radial 113'A4, et un ergot radial 113'A5 formant arrêt axial. On distingue aussi un doigt orienté axialement 113'A6 qui s'engage entre deux secteurs du distributeur aval 113B et forme un moyen de blocage anti-rotation.
  • Le carter 120 comprend sur sa face interne des crochets répartis le long de l'axe du moteur par lesquels les stators sont fixés.
  • Sur la figure, on distingue un crochet axial 121A comportant une surface d'appui radial extérieur et une surface d'appui radial intérieur. L'espacement entre deux crochets 121A et 121B consécutifs correspond à l'espacement entre le crochet 113A1 et la surface d'appui radial 113'A4 d'un même élément 114. L'ergot 113'A5 vent en appui axial contre le deuxième crochet 121B du carter.
  • La paire de crochets 113A1 et 113A2 de stator enserre le premier crochet 121A de carter et l'extrémité aval du secteur d'étanchéité 105' qui est disposé immédiatement en amont de l'étage de distributeur 111A. Pour le stator 113B, la paire de crochets enserre l'ensemble constitué par le deuxième crochet 121B correspondant, l'extrémité aval du secteur d'anneau 113'A et la plaquette en forme de secteur 115A de matériau abradable.
  • Le carter comprend aussi des butées formant des surfaces d'appui radial 122 entre les deux crochets 121A et 121B consécutifs. Ils servent d'appui radial aux surfaces d'appui 113A3.
  • Les aubes 109B1 de l'étage 109B sont terminées par un talon 109B2 qui est pourvu de léchettes ou lames radiales coopérant avec la plaquette en matériau abradable 115A. Elles forment ainsi un joint à labyrinthes contre les fuites de gaz moteur entre les deux côtés de l'étage de turbine.
  • L'ensemble rotatif 109 est constitué ici de cinq disques, 109B3 à 109E3 sur lesquels sont montées les aubes. Chaque aube comprend un pied en forme de bulbe logé dans une alvéole axiale de forme complémentaire, à profil en queue d'aronde par exemple, usinée dans la jante des disques. Les aubes mobiles et leur montage sur un disque sont connus de l'homme du métier et ne font pas partie de l'invention.
  • Conformément à une autre caractéristique de l'invention, deux disques forment ensemble un seul bloc 109'. Il sont monobloc, c'est-à-dire qu'ils ne sont pas liés par des moyens mécaniques tels que des boulons et ne sont normalement pas démontables. Les deux disques 109B3 et 109C3 sont reliés entre eux par une virole 109BC. Cette virole présente deux léchettes 109BC1 circonférentielles, transversales par rapport à l'axe du moteur, formées par usinage sur sa surface tournée vers le distributeur 111B. Le disque 109B3 est solidaire d'une virole latérale 109BA. Celle-ci comprend une bride radiale 109BA1 par laquelle le rotor est boulonné au disque adjacent 109A3. Un boulon B est représenté. Les orifices pour le passage des boulons sont percés dans le plan du disque à proximité de la jante. Le disque 109C3 comprend également une virole 109CD avec une bride radiale 109CD1 par laquelle il est boulonné au disque 109D3. Le disque 109 E3 comporte une virole 109ED avec une bride radiale par laquelle il est boulonné au disque 109D 3. Un cône 109D4 est solidaire du disque 109D 3 pour le montage de l'ensemble rotatif sur un palier non représenté.
  • Pour assurer le refroidissement du pied des aubes des étages 109B, 109C et 109D, on ménage des circuits d'air au moyen d'anneaux inter-étages 131 et 132.
  • L'anneau 131 comporte une partie tronconique 131A de diamètre légèrement supérieur à celui de la virole 109BA pour former avec cette dernière un passage d'air. Il comporte de chaque côté un voile, 131B et 131C respectivement, tronconique qui prend appui contre le disque, 109A 3 et 109B 8, au niveau des alvéoles. Il forme ainsi à la fois un moyen de guidage de l'air dans ces derniers et un arrêt axial pour les pieds d'aubes qui y sont logés. L'air est admis depuis l'intérieur du rotor par des passages ménagés entre la bride radiale 109BA1 et le disque 109A3 ; il circule entre les deux viroles 109BA et 131A pour être évacué par les passages entre fond d'alvéole et pied d'aube des deux disques 109A3 et 109B3 et être introduit dans la veine de gaz.
  • La virole 132 comprend de la même façon une partie tronconique centrale 132A bordée de deux voiles 132B et 132C. L'air de refroidissement est admis par des passages ménagés entre la bride 109CD1 et le disque 109D3 circule entre les viroles 132A et 109CD d'où il est guidé pour passer à travers les passages entre fond d'alvéole et pied d'aube des disques 109C3 et 109D3 puis dans la veine de gaz.
  • Le montage des différents composants du module est effectué de la façon suivante.
  • Le carter est éventuellement déjà en place sur le moteur avec l'anneau 105'.
  • On place ensuite les pièces dans l'ordre qui suit.
  • Le rotor 109A complet, dont les aubes sont déjà montées sur le disque 109A3, est mis en place et calé au moyen d'un outillage approprié
  • Le distributeur 111A est placé secteur par secteur en glissant les crochets 113A1 et 113A2 sur la partie aval de l'ensemble formé par l'anneau 105' et le premier crochet 121 A du carter. La surface 113A3 vient en appui contre la première butée 122, et la surface 113'A4 vient en appui contre la surface radiale intérieure du deuxième crochet 121B. Le doigt 113'A5 est en butée contre ce dernier.
  • L'anneau inter-étages 131 est glissé à l'intérieur de l'anneau 111A jusqu'à venir en butée contre le rotor 109A, bloquant ainsi axialement les pieds d'aubes dans leur alvéole ; des crochets ménagés sur le pied des aubes et prenant appui contre la jante assurent une immobilisation contre tout déplacement axial dans une direction. L'anneau assure le verrouillage axial dans la direction opposée.
  • Le corps monobloc 109' avec seulement les aubes de l'étage 109B est mis en place et boulonné directement sur le disque 109A3. On observe que les aubes de l'étage 109B viennent en appui contre le voile 131C de l'anneau inter étage 131. Les crochets sur les pieds d'aubes sont situés du côté amont en appui contre la jante du disque; de cette façon les pieds sont verrouillés contre tout déplacement axial.
  • Le distributeur 111B est mis en place secteur par secteur. On introduit d'abord le pied de chaque secteur entre les deux disques 109B et 109C, puis on bascule celui-ci jusqu'à ce qu'il vienne s'accrocher sur le deuxième crochet 121B du carter en enserrant l'extrémité aval de l'anneau 113'A ensemble avec son matériau abradable. Il se positionne sur le carter de la même façon que le distributeur précédent. Le doigt radial en aval vient en butée axiale contre le troisième crochet 121C.
  • On introduit les aubes de l'étage 109C dans leur logement sur le disque 109C3. Le crochet formant arrêt axial est situé du côté aval du disque 109C3, empêchant tout déplacement axial vers l'amont.
  • Le distributeur 111C est mis en place de façon à ce qu'il se positionne dans le carter comme les distributeurs précédents.
  • L'anneau inter-étages 132 est glissé dans le passage central ménagé par le distributeur 111C. Il vient en appui contre le disque 109C3, verrouillant les aubes.
  • Le rotor complet 109D est boulonné sur la bride 109CD1 du monobloc 109'.
  • Le distributeur 111D est monté.
  • Le rotor 109 E complet est boulonné sur le disque 109D3.
  • La description du montage ci-dessus fait apparaître l'avantage de la structure de module revendiquée par rapport à celle de l'art antérieur qui demande beaucoup plus d'opérations en raison du plus grand nombre de pièces à manipuler notamment.

Claims (8)

  1. Module de turbine pour un moteur à turbine à gaz comprenant au moins deux étages (109A resp. 109E) consécutifs de rotor de turbine séparés par une grille de distributeurs fixes annulaires (111A resp. 111D) à l'intérieur d'un carter (120), les distributeurs annulaires (111A resp. 111D) comportant une pluralité d'éléments (114A resp. 114D) en forme de secteur d'anneau, chaque élément (114A resp. 114D) en forme de secteur d'anneau comprenant une première partie (113A resp. 113D) supportant des aubes fixes disposées radialement vers l'axe de la turbine et une seconde partie (113'A resp. 113'D) sur laquelle est fixée une plaquette en matériau abradable (115A resp. 115D) formant un moyen d'étanchéité avec les sommets des aubes du rotor de turbine et formant un secteur d'anneau d'étanchéité du rotor, caractérisé en ce que chaque élément (114A resp. 114D) en forme de secteur d'anneau est calé à l'intérieur du carter (120) par des moyens d'accrochage comprenant un crochet axial (121A resp. 121D) solidaire du carter (120), coopérant avec une paire de crochets axiaux (113A1-113A2 resp. 113D1-113D2) solidaires de la première partie (113A resp. 113D) dudit élément (114A resp. 114D) en forme de secteur d'anneau, de telle manière que la paire de crochets axiaux (113A1-113A2 resp. 113D1-113D2) enserre le crochet axial (121A resp. 121D) solidaire du carter (120) et l'extrémité aval du secteur d'anneau d'étanchéité (105' 113A' resp. 113'C) du rotor disposé en amont, le module de turbine étant en outre caractérisé en ce que la seconde partie (113'A resp. 113'D) dudit élément (114A resp. 114D) en forme de secteur d'anneau comprend un doigt orienté axialement (113'A6) qui s'engage entre deux secteurs du distributeur aval et forme moyen de blocage anti-rotation.
  2. Module selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins deux rotors de turbines forment un ensemble monobloc (109').
  3. Module selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque élément (114A resp. 114D) en forme de secteur d'anneau comprend une pale (111A1 resp. 111D1) disposée radialement en travers de la veine de gaz entre une plateforme intérieure (112A resp. 112D) située du côté de l'axe du moteur et une plateforme extérieure (113A resp. 113D) à l'opposé, et en ce que la plateforme intérieure (112A resp. 112D), l'élément (114A resp. 114D) en forme de secteur d'anneau et la pale (111A1 resp. 111D1) sont venues d'une seule pièce de fonderie.
  4. Module selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la première partie (113A resp. 113D) de chaque élément (114A resp. 114D) en forme de secteur d'anneau comprend en aval une surface d'appui radial (113A3 resp. 113D3).
  5. Module selon la revendication 4, caractérisé en ce que le carter (120) comprend, entre deux crochets consécutifs (121A resp. 121D), des butées formant des surfaces d'appui radial (122) aux surfaces d'appui radial (113A3 resp. 113D3) de la première partie (113A resp. 113D) de chaque élément (114A resp. 114D) en forme de secteur d'anneau.
  6. Module selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la seconde partie (113'A resp. 113'D) de chaque élément (114A resp. 114D) en forme de secteur d'anneau comprend une surface d'appui radial (113'A4 resp. 113'D4) et un ergot radial (113'A5 resp. 113'D5) formant arrêt axial.
  7. Module selon la revendication 6, caractérisé en ce que chaque ergot radial (113'A5 resp. 113'D5) vient en appui axial contre un crochet axial (121A resp. 121D) du carter (120).
  8. Moteur à turbine à gaz comportant un module de turbine selon l'une des revendications 1 à 7.
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