EP2971609B1 - Anneau de turbine pour turbomachine - Google Patents

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EP2971609B1
EP2971609B1 EP14720173.5A EP14720173A EP2971609B1 EP 2971609 B1 EP2971609 B1 EP 2971609B1 EP 14720173 A EP14720173 A EP 14720173A EP 2971609 B1 EP2971609 B1 EP 2971609B1
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EP
European Patent Office
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sector
support
ring
damper device
hook
Prior art date
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Active
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EP14720173.5A
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German (de)
English (en)
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EP2971609A1 (fr
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Carole Jaureguiberry
Manuel Silva
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 Helicopter Engines SAS
Original Assignee
Safran Helicopter Engines SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Safran Helicopter Engines SAS filed Critical Safran Helicopter Engines SAS
Priority to PL14720173T priority Critical patent/PL2971609T3/pl
Publication of EP2971609A1 publication Critical patent/EP2971609A1/fr
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Publication of EP2971609B1 publication Critical patent/EP2971609B1/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
    • 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
    • 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
    • F01D5/04—Blade-carrying members, e.g. rotors for radial-flow machines or engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
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    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/005—Sealing means between non relatively rotating elements
    • 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
    • F01D9/00—Stators
    • F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
    • F01D9/04—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
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    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00—Components
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00—Components
    • F05D2240/40—Use of a multiplicity of similar components

Definitions

  • the present disclosure relates to a turbomachine turbine ring, in particular for a helicopter.
  • Such a ring can be used for any type of turbomachine to reduce vibratory behaviors that may appear within such rings.
  • the high pressure turbine rings generally comprise a ring of sectors fixed on a ring support. As is visible on the FIG 2 , the sectors have for this purpose hooks capable of cooperating with hooks of the support.
  • the ring sectors In contact with the air stream, the ring sectors are subjected to the stresses of the aerodynamic flow, caused in particular by the wake of the upstream and downstream stages, and can thus experience a vibratory behavior. In particular, in the operating range of the motor, the sectors are likely to come into resonance, which can lead to cracking due to vibration fatigue or premature wear phenomena.
  • the present disclosure relates to a turbine ring according to claim 1, comprising a support, substantially cylindrical, and one or more sectors forming a ring configured to materialize a section of air stream, each sector being fixed on the support by a device of in which the hooking device comprises a hook portion belonging to the support and projecting towards the sector, and a hook portion belonging to the sector and projecting towards the support, the hook parts of the support and the sector being configured to cooperate in order to secure the sector on the medium; the ring further comprises a damping device provided within the coupling device and radially constrained between a portion of the sector and a portion of the support so as to damp the relative movements of the sector relative to the support; the damping device is in alternating contact, in the circumferential direction, with the inner surface of the support and the outer surface of the hook portion of the sector.
  • This damping device also frees the sector of its secondary objective of limiting vibrations. From then on, his geometry can be chosen more freely: it can be simplified, resulting in cost savings, or optimized more effectively with respect to other functions in the sector.
  • this damping device allows easy assembly of the sector on the support by acting as a guide whose radial dimension substantially corresponds to the clearance to separate the sector of the support: the sector can be pressed against the damping device for ensure its precise positioning. This provides increased accuracy and repeatability of positioning, resulting in particular better control of the game at the top of the blade and reducing machining nonconformities.
  • the damping device is further configured to press a portion of the sector against a portion of the support. Therefore, the relative movements of the sector and the support can also be damped by friction of the sector against the support.
  • the support is also fixed via a second hooking device similar to the first attachment device; it is also equipped with a second damping device, provided in the second attachment device, similar to the first damping device.
  • the damping device comprises a flexible blade.
  • this flexible blade is a sheet metal element.
  • Such a flexible sheet is inexpensive, easy to form, and has a stiffness adapted to such damping.
  • the damping device is constrained radially between said portion of the sector and said portion of the support over its entire length. Therefore, the constraints on the sector and support are spread over the entire length of the sector. In addition, depreciation is homogeneous across the sector.
  • the damping device is substantially smooth over its entire length with the exception of localized recesses distributed along its length. It may especially be spherical impressions made by stamping, for example.
  • the device comprises a corrugated sheet element.
  • the damping device is provided between an outer surface of the sector hook portion and an inner surface of the carrier. Such a configuration is easy to assemble. In addition, in this configuration, the two hook parts are pressed against each other which reinforces the attachment of the sector and its damping.
  • the damping device is provided between an inner surface of the hook portion of the carrier and an outer surface of the sector.
  • the damping device is housed at least in part in a groove made in a portion of the sector. With this groove, it is possible to mount the damping device on the sector before assembly on the support, which facilitates the assembly procedure. In addition, this reduces the radial clearance between the sector and the support.
  • the damping device is housed at least partly in a groove made in a portion of the support.
  • the cushioning device envelopes at least the distal portion of the hook portion of the carrier. The damping device is thus easily put in place and remains in position even in the absence of the sector.
  • the damping device is configured to continuously maintain at least one pressure zone on the outer surface of the hook portion of the support and a pressure zone on its inner surface, on the one hand , and at least one pressure zone on the inner surface of the sector hook portion and / or a pressure zone on an outer surface of the sector, other share.
  • the damping device is thus clipped around the end of the hook, which ensures its positioning and its immobilization.
  • the damping device envelopes at least the distal portion of the sector hook portion.
  • the damping device is integral and continuous along the circumference of the ring formed by the sector or sectors. It can, however, be interrupted by a break in an azimuthal plane of the device.
  • the damping device is divided into a plurality of sections succeeding each other along the circumference of the ring formed by the sector or sectors.
  • a section of the damping device is associated with each sector.
  • each section of the damping device is associated with a plurality of sectors.
  • the damping device is configured to further provide a seal between the support and the sector. It may be for example a braided seal.
  • the damping device is secured to either the sector or the support. This joining is preferably performed by welding.
  • the present disclosure also relates to a turbomachine comprising at least one ring according to any one of the aforementioned embodiments.
  • the turbomachine is a helicopter turbine engine. Said ring equips the linked turbine and / or the free turbine.
  • the turbomachine is an airplane turbojet engine.
  • FIG 1 illustrates a turbomachine 10, in this case a helicopter turbine engine.
  • this turbine engine 10 comprises a compressor 11, a gas generator 12 and linked turbines 13 and free 14, also called high pressure turbine and low pressure turbine, driven in rotation by the flue gas flow exiting the combustion chamber 12.
  • the free turbine 14 comprises a turbine wheel 14a which is fixed at one end of the combustion chamber. a shaft 15. At the other end of the shaft 15 is a primary gear 16 which meshes with an intermediate gear 17. This intermediate gear 17 meshes with an output gear 18.
  • the intermediate gear 17 and the pinion output 18 are gear wheels which form part of the speed reducer of the turbomachine 10.
  • the output gear 18 is connected to an output shaft 19 intended to be coupled to the main gearbox of the helicopter (not shown right here).
  • the linked turbine 13, comprising a turbine wheel 13a, is in turn connected to the compressor 11 via a drive shaft 20.
  • the linked turbine 13 is further equipped with a turbine ring 30 which materializes the vein of air vis-à-vis the blades of the turbine wheel 13a.
  • FIG 2 illustrates a first example of such a turbine ring 30.
  • This comprises a generally cylindrical ring support 31, forming an integral part of the turbine casing 13, and a ring sector ring 32 fixed on the support of ring 31 so as to materialize the air stream of the turbine 13.
  • each ring sector 32 is fixed on the ring support 31 by means of attachment devices 33a and 33b: in each attachment device 33a, 33b, a hook 34 of the sector 32 extends towards the support 31 to cooperate with a hook 35 of the support 31 extending towards the ring sector 32.
  • These hooks 34 of the sector 32 thus have a radial portion 34a and a tangential portion 34b and extend continuously along each sector 32.
  • the hooks 35 of the support 31 also have a radial portion 35a and a tangential portion 35b and extend circumferentially continuously along the circumference of the support 31.
  • the hooks 34 of the sector 32 are provided with a rib 41 projecting on the outer surface 34e of the hook 34 in the extension, at least partially, of the radial portion 34a of the hook 34.
  • This rib 41 allows to play a game radial between the outer surface 34e of the hook 34 and the inner surface 31i of the support 31 to set up a damper 50.
  • This damper 50 is a flexible blade, preferably a metal sheet, taking substantially the shape of a V in this axial section plane: this sectional shape is substantially constant over the entire length of the damper 50.
  • the damper 50 is thus constrained between the outer surface 34e of the hook 34 of the sector 32 and the inner surface 31i of the support 31 in such a way that it exerts, on the one hand, a pressure on the hook 34 by its central zone and, on the other hand, part, a pressure on the support 31 by its 2 ends.
  • this damper 50 can be adjusted by adjusting the thickness, the length and more generally the shape of the damper.
  • the damper is made using a sheet of thickness about 0.2mm. Its material can also be chosen according to the desired stiffness. In this case, this sheet is a plate Inconel 718.
  • the damper 50 of each attachment device 33a, 33b is integral and continuous all along the ring support 31 with the exception of a break in an azimuthal plane of the damper 50 of however, in other examples, the damper could be continuous all along the ring support without hyphenation.
  • a groove 42 is hollowed in the outer surface 34e of the hook 34 of the ring sector 32.
  • Such a groove 42 can accommodate the damper 52.
  • the depth of the groove 42 is nevertheless smaller than the height of the damper 52 so that the damper 52 protrudes above the outer surface 34e of the hook 34: the damper 52 is constrained between the support 31 and the hook 34 of the sector 32.
  • FIG 4 illustrates that it is also possible to mount the damper 52 in a head-to-tail position relative to that of the damper 50 of the FIG 3 : then, the damper 52 exerts a pressure on the inner surface 31i of the support 31 by its central zone while it exerts a pressure on the hook 34 of the sector 32 by its two ends.
  • FIG 5 illustrates another variant of the first embodiment of the ring 30.
  • the damper 54 is not monobloc but divided: in this case, the divisions of the damper 54 are provided to correspond to the divisions of the ring sectors 32 such that a damper section 54 is associated with each sector 32.
  • the damper 54 could be divided otherwise.
  • FIG 6A and 6B illustrate yet another variant of the first example of a turbine ring 30.
  • the damper 56 is not here shaped along its length.
  • the damper 56 is a flexible blade, preferably a metal sheet, substantially smooth over its entire length with the exception of recesses 57 made regularly in its smooth surface.
  • the damper 56 is configured so that its outer surface bears against the inner surface 31i of the ring support 31 while the inner end of these recesses 57 bears against the outer surface 33e of the hook 33 the ring sector 32 so that the damping device 56 is in alternating contact, in the circumferential direction, with the inner surface 31i of the support 31 and the outer surface 33e of the hook 33 of the ring sector 32.
  • FIG 7A and 7B illustrate a last variant of the first example of a turbine ring 30.
  • the damper 58 is a corrugated sheet whose oscillations allow the damper 58 to be in contact alternately, in the circumferential direction, with the surface internal 31i of the support 31 and the outer surface 34e of the hook 33 of the ring sector 32.
  • the FIG 8A illustrates a second example of turbine ring 130.
  • the damper 160 is a flexible blade, preferably a metal sheet, substantially in the shape of a U in this axial torque plane, engaged around the distal portion of the hook 135 of the support 131, that is to say at the end of the tangential portion 135b of the hook 135.
  • the damper 160 thus comprises a flat portion 161, pressed against the distal surface of the hook 135, which extend the two branches of the damper 160.
  • the two branches are tightened so as to grip the distal portion of the hook 135 and then, in a second portion 163, the two branches depart to come rely on the inner surface 134i of the tangential portion 134b of the hook 134 on the one hand, and on the outer surface 132e of the ring sector 132 on the other.
  • the two branches of the damper 160 are symmetrical.
  • FIG 8B illustrates a variant of the second example of a turbine ring 130.
  • the internal branch of the damper 160 is longer than its external branch.
  • the second portion 163 of the inner branch rests on the outer surface 132e of the ring sector 132 further downstream than in the example of FIG. FIG 8A .
  • FIG 8C illustrates another variant of the second example of a turbine ring 130.
  • the internal branch of the damper 160 comprises a first constricted portion 162 which bears against the inner surface 135i of the hook 135 but does not have a second portion bearing against the outer surface 132e of the ring sector 132.
  • the FIG 9 illustrates a third example of turbine ring 230.
  • the damper 260 is a flexible blade, preferably a metal sheet, taking substantially the shape of an L in this axial section plane, engaged around the distal portion of the hook 234 of the ring sector 232.
  • the damper 260 comprises a flat portion 261, pressed against the radial portion 235a of the hook 235 of the ring support 231, which extends a generally tangential branch.
  • this branch tapers inwards so as to abut against the outer surface 234e of the hook 234 of the sector 232, then in a second portion 263, this branch deviates towards the outside of so as to come to rest on the inner surface 231i of the support 231.
  • this branch folds radially inward so as to bear at right angles against the outer surface 234e of the hook 234.
  • the hook portion 234 of the sector 232 is thus pressed against the hook portion 235 of the support 231.

Landscapes

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)

Description

    DOMAINE DE L'INVENTION
  • Le présent exposé concerne un anneau de turbine de turbomachine, notamment pour hélicoptère.
  • Un tel anneau peut être utilisé pour tout type de turbomachine afin de réduire les comportements vibratoires pouvant apparaître au sein de tels anneaux.
    • ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE
  • Dans une turbomachine classique d'hélicoptère, les anneaux de turbine haute pression comprennent généralement une couronne de secteurs fixés sur un support d'anneau. Comme cela est visible sur la FIG 2, les secteurs disposent à cet effet de crochets capables de coopérer avec des crochets du support.
  • Au contact de la veine d'air, les secteurs d'anneau sont soumis aux sollicitations du flux aérodynamique, provoquées notamment par le sillage des étages amont et aval, et peuvent ainsi connaître un comportement vibratoire. En particulier, dans la plage de fonctionnement du moteur, les secteurs sont susceptibles d'entrer en résonance, phénomène pouvant conduire à des fissurations dues à une fatigue vibratoire ou à des phénomènes d'usure prématurée.
  • A ce jour, afin de mieux maîtriser de tels comportements vibratoires, une voie d'amélioration consiste à retravailler la géométrie même des secteurs. Toutefois, la conception de géométries ad hoc est complexe en raison des contraintes mécaniques et aérodynamiques imposées.
  • Une autre solution connue, plus facile à mettre en oeuvre, consiste à réduire les jeux dans l'assemblage des anneaux. Toutefois, le serrage radial entre les secteurs et le support entraîne une sollicitation mécanique supplémentaire au niveau des crochets de fixation qui peuvent, dès lors, connaître des déformations plastiques importantes, voire des fissurations. En outre, une telle opération complexifie la procédure de montage des anneaux, augmentant en conséquence le coût de la production et de la maintenance.
  • Il existe donc un réel besoin pour un anneau de turbine, et une turbomachine, qui soient dépourvus, au moins en partie, des inconvénients inhérents aux configurations connues précitées.
    • PRESENTATION DE L'INVENTION
  • Le présent exposé concerne un anneau de turbine selon la revendication 1, comprenant un support, essentiellement cylindrique, et un ou plusieurs secteurs formant une couronne configurée pour matérialiser un tronçon de veine d'air, chaque secteur étant fixé sur le support par un dispositif d'accrochage, dans lequel le dispositif d'accrochage comprend une partie de crochet appartenant au support et faisant saillie en direction du secteur, et une partie de crochet appartenant au secteur et faisant saillie en direction du support, les parties de crochet du support et du secteur étant configurées pour coopérer afin de fixer le secteur sur le support ; l'anneau comprend, en outre, un dispositif d'amortissement prévu au sein du dispositif d'accrochage et contraint radialement entre une portion du secteur et une portion du support de manière à amortir les mouvements relatifs du secteur par rapport au support ; le dispositif d'amortissement est en contact alternativement, dans la direction circonférentielle, avec la surface interne du support et la surface externe de la partie de crochet du secteur.
  • Ainsi, grâce à ce dispositif d'amortissement qui maintient au moins une zone de pression sur ladite portion du secteur et au moins une zone de pression sur ladite portion du support, les mouvements relatifs du secteur et du support sont contraints et donc moins importants. En outre, ils sont rapidement amortis par frottement du secteur et/ou du support contre le dispositif d'amortissement. Ces frottements dissipant l'énergie des secteurs, celle-ci ne s'accumule plus, ce qui réduit le risque de résonnances des secteurs sur la plage de fonctionnement et limite donc fortement les endommagements par fatigue vibratoire.
  • En outre, grâce à ce dispositif d'amortissement qui contraint de manière élastique les mouvements relatifs du secteur et du support, il est possible de maintenir un jeu radial entre le secteur et le support suffisant pour limiter les sollicitations mécaniques de type fatigue oligocyclique s'exerçant sur le secteur et le support, prolongeant ainsi leur durée de vie.
  • Ce dispositif d'amortissement permet également de libérer le secteur de son objectif secondaire de limitation des vibrations. Dès lors, sa géométrie peut être choisie plus librement : elle peut ainsi être simplifiée, entraînant des réductions de coûts, ou optimisée plus efficacement au regard des autres fonctions du secteur.
  • De plus, ce dispositif d'amortissement permet un assemblage facilité du secteur sur le support en agissant comme un guide dont la dimension radiale correspond sensiblement au jeu devant séparer le secteur du support : le secteur peut donc être plaqué contre le dispositif d'amortissement pour assurer son positionnement précis. On obtient ainsi une précision et une répétabilité de positionnement accrue, entraînant notamment une meilleure maîtrise du jeu en sommet d'aube et réduisant les non-conformités d'usinage.
  • Une telle configuration dans laquelle le dispositif d'amortissement est en contact alternativement, dans la direction circonférentielle, avec la surface interne du support et la surface externe de la partie de crochet du secteur assure une mise en forme simple du dispositif d'amortissement, ce dernier n'ayant pas à assurer un contact permanent et simultané avec la surface interne du support et la surface externe de la partie de crochet du secteur.
  • Dans certains modes de réalisation, le dispositif d'amortissement est configuré en outre pour plaquer une portion du secteur contre une portion du support. Dès lors, les mouvements relatifs du secteur et du support peuvent être également amortis par frottement du secteur contre le support.
  • Dans certains modes de réalisation, le support est également fixé par l'intermédiaire d'un deuxième dispositif d'accrochage analogue au premier dispositif d'accrochage ; il est également équipé d'un deuxième dispositif d'amortissement, prévu au sein du deuxième dispositif d'accrochage, analogue au premier dispositif d'amortissement.
  • Dans certains modes de réalisation, le dispositif d'amortissement comprend une lame souple. De préférence, cette lame souple est un élément de tôle. Une telle tôle souple est peu coûteuse, facile à mettre en forme, et présente une raideur adaptée à un tel amortissement.
  • Dans certains modes de réalisation, le dispositif d'amortissement est contraint radialement entre ladite portion du secteur et ladite portion du support sur toute sa longueur. Dès lors, les contraintes exercées sur le secteur et le support sont réparties sur toute la longueur du secteur. En outre, l'amortissement est homogène sur tout le secteur.
  • Dans certains modes de réalisation, le dispositif d'amortissement est sensiblement lisse sur toute sa longueur à l'exception de renfoncements localisés répartis sur sa longueur. Il peut notamment s'agir d'empreintes sphériques réalisées par emboutissage par exemple.
  • Dans d'autres modes de réalisation, le dispositif comprend un élément de tôle ondulée.
  • Dans certains modes de réalisation, le dispositif d'amortissement est prévu entre une surface externe de la partie de crochet du secteur et une surface interne du support. Une telle configuration est facile à assembler. De plus, dans cette configuration, les deux parties de crochet sont plaquées l'une contre l'autre ce qui renforce la fixation du secteur et son amortissement.
  • Dans d'autres modes de réalisation, le dispositif d'amortissement est prévu entre une surface interne de la partie de crochet du support et une surface externe du secteur.
  • Dans certains modes de réalisation, le dispositif d'amortissement est logé au moins en partie dans une rainure pratiquée dans une portion du secteur. Grâce à cette rainure, il est possible de monter le dispositif d'amortissement sur le secteur avant son assemblage sur le support, ce qui facilite la procédure d'assemblage. En outre, ceci permet de réduire le jeu radial entre le secteur et le support.
  • Dans d'autres modes de réalisation, le dispositif d'amortissement est logé au moins en partie dans une rainure pratiquée dans une portion du support.
  • Dans certains modes de réalisation, le dispositif d'amortissement enveloppe au moins la portion distale de la partie de crochet du support. Le dispositif d'amortissement est ainsi facilement mis en place et reste en position même en l'absence du secteur.
  • Dans certains modes de réalisation, le dispositif d'amortissement est configuré de manière à maintenir en permanence au moins une zone de pression sur la surface externe de la partie de crochet du support et une zone de pression sur sa surface interne, d'une part, et au moins une zone de pression sur la surface interne de la partie de crochet du secteur et/ou une zone de pression sur une surface externe du secteur, d'autre part. Le dispositif d'amortissement est ainsi clippé autour de l'extrémité du crochet, ce qui assure son positionnement et son immobilisation.
  • Dans d'autres modes de réalisation, le dispositif d'amortissement enveloppe au moins la portion distale de la partie de crochet du secteur.
  • Dans certains modes de réalisation, le dispositif d'amortissement est monobloc et continu tout le long de la circonférence de la couronne formée par le ou les secteurs. Il peut toutefois être interrompu par une césure ménagée dans un plan azimutal du dispositif.
  • Dans d'autres modes de réalisation, le dispositif d'amortissement est divisé en une pluralité de sections se succédant tout le long de la circonférence de la couronne formée par le ou les secteurs.
  • Dans certains modes de réalisation, une section du dispositif d'amortissement est associée à chaque secteur.
  • Dans d'autres modes de réalisation, chaque section du dispositif d'amortissement est associée à une pluralité de secteurs.
  • Dans certains modes de réalisation, le dispositif d'amortissement est configuré pour assurer en outre une étanchéité entre le support et le secteur. Il peut s'agir par exemple d'un joint à tresse.
  • Dans certains modes de réalisation, le dispositif d'amortissement est solidaire soit du secteur, soit du support. Cette solidarisation est de préférence réalisée par soudage.
  • Le présent exposé concerne également une turbomachine comprenant au moins un anneau selon l'un quelconque des modes de réalisation précités.
  • Dans certains modes de réalisation, la turbomachine est un turbomoteur d'hélicoptère. Ledit anneau équipe la turbine liée et/ou la turbine libre.
  • Dans certains modes de réalisation, la turbomachine est un turboréacteur d'avion.
  • Les caractéristiques et avantages précités, ainsi que d'autres, apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit, d'exemples de réalisation de l'anneau et de la turbomachine proposée. Cette description détaillée fait référence aux dessins annexés.
    • BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
  • Les dessins annexés sont schématiques et visent avant tout à illustrer les principes de l'invention.
  • Sur ces dessins, d'une figure (FIG) à l'autre, des éléments (ou parties d'élément) identiques sont repérés par les mêmes signes de référence. En outre, des éléments (ou parties d'élément) appartenant à des exemples de réalisation différents mais ayant une fonction analogue sont repérés sur les figures par des références numériques incrémentées de 100, 200, etc.
    • La FIG 1 est une vue d'ensemble d'un exemple de turbomoteur d'hélicoptère.
    • La FIG 2 est une vue en perspective écorchée d'un premier exemple d'anneau de turbine.
    • La FIG 3 est une vue en coupe axiale de l'anneau de la FIG 2.
    • La FIG 4 illustre une variante de l'anneau de la FIG 2.
    • La FIG 5 est une vue en perspective écorchée d'une autre variante de l'anneau de la FIG 2.
    • La FIG 6A illustre une variante de dispositif d'amortissement.
    • La FIG 6B est une vue en coupe radiale de l'anneau de la FIG 2 munie du dispositif d'amortissement de la FIG 6A.
    • La FIG 7A illustre une autre variante de dispositif d'amortissement.
    • La FIG 7B est une vue en coupe radiale de l'anneau de la FIG 2 munie du dispositif d'amortissement de la FIG 7A.
    • La FIG 8A est une vue en coupe axiale d'un deuxième exemple d'anneau.
    • Les FIG 8B et 8C sont des vues en coupe axiale de variantes de l'anneau de la FIG 8A.
    • La FIG 9 est une vue en coupe axiale d'un troisième exemple d'anneau.
    DESCRIPTION DETAILLEE D'EXEMPLES DE REALISATION
  • Afin de rendre plus concrète l'invention, des exemples d'anneaux de turbine sont décrits en détail ci-après, en référence aux dessins annexés. Il est rappelé que l'invention ne se limite pas à ces exemples.
  • La FIG 1 illustre une turbomachine 10, en l'espèce un turbomoteur d'hélicoptère. De manière classique, ce turbomoteur 10 comporte un compresseur 11, un générateur de gaz 12 et des turbines liée 13 et libre 14, également appelées turbine haute pression et turbine basse pression, entraînées en rotation par le flux de gaz brûlés sortant de la chambre de combustion 12. La turbine libre 14 comprend une roue de turbine 14a qui est fixée à l'une des extrémités d'un arbre 15. A l'autre extrémité de l'arbre 15 se trouve un pignon primaire 16 qui engrène avec un pignon intermédiaire 17. Ce pignon intermédiaire 17 engrène quant à lui avec un pignon de sortie 18. Le pignon intermédiaire 17 et le pignon de sortie 18 sont des roues d'engrenages qui font partie du réducteur de vitesse de la turbomachine 10. Le pignon de sortie 18 est relié un arbre de sortie 19 destinée à être accouplé à la boîte de transmission principale de l'hélicoptère (non représentée ici). La turbine liée 13, comprenant une roue de turbine 13a, est quant à elle reliée au compresseur 11 par l'intermédiaire d'un arbre moteur 20. La turbine liée 13 est en outre équipée d'un anneau de turbine 30 qui matérialise la veine d'air en vis-à-vis des pales de la roue de turbine 13a.
  • La FIG 2 illustre un premier exemple d'un tel anneau de turbine 30. Celui-ci comprend un support d'anneau 31 généralement cylindrique, faisant partie intégrante du carter de la turbine 13, et une couronne de secteurs d'anneau 32 fixés sur le support d'anneau 31 de manière à matérialiser la veine d'air de la turbine 13.
  • Comme cela est mieux visible sur la FIG 3, chaque secteur d'anneau 32 est fixé sur le support d'anneau 31 à l'aide de dispositifs d'accrochage 33a et 33b : dans chaque dispositif d'accrochage 33a, 33b, un crochet 34 du secteur 32 s'étend vers le support 31 pour coopérer avec un crochet 35 du support 31 s'étendant vers le secteur d'anneau 32. Ces crochets 34 du secteur 32 possèdent ainsi une portion radiale 34a et une portion tangentielle 34b et s'étendent continument tout le long de chaque secteur 32. Les crochets 35 du support 31 possèdent eux aussi une portion radiale 35a et une portion tangentielle 35b et s'étendent circonférentiellement de manière continue tout le long de la circonférence du support 31.
  • Dans ce premier exemple de réalisation, les crochets 34 du secteur 32 sont munis d'une nervure 41 faisant saillie sur la surface externe 34e du crochet 34 dans le prolongement, au moins partiellement, de la portion radiale 34a du crochet 34. Cette nervure 41 permet de ménager un jeu radial entre la surface externe 34e du crochet 34 et la surface interne 31i du support 31 afin de mettre en place un amortisseur 50.
  • Cet amortisseur 50 est une lame souple, de préférence une tôle métallique, prenant sensiblement la forme d'un V dans ce plan de coupe axial : cette forme en coupe est sensiblement constante sur toute la longueur de l'amortisseur 50. L'amortisseur 50 est ainsi contraint entre la surface externe 34e du crochet 34 du secteur 32 et la surface interne 31i du support 31 de telle manière qu'il exerce, d'une part, une pression sur le crochet 34 par sa zone centrale et, d'autre part, une pression sur le support 31 par ses 2 extrémités.
  • La raideur de cet amortisseur 50 peut être ajustée en réglant l'épaisseur, la longueur et plus généralement la forme de l'amortisseur. En particulier, dans cet exemple, l'amortisseur est réalisé à l'aide d'une tôle d'épaisseur 0,2mm environ. Son matériau peut également être choisi en fonction de la raideur souhaitée. En l'occurrence, cette tôle est une tôle en Inconel 718.
  • Comme cela est visible sur la FIG 2, dans cet exemple, l'amortisseur 50 de chaque dispositif d'accrochage 33a, 33b est monobloc et continu tout le long du support d'anneau 31 à l'exception d'une césure ménagée dans un plan azimutal de l'amortisseur 50 de manière à faciliter sa mise en place au sein de la turbine 13. Toutefois, dans d'autres exemples, l'amortisseur pourrait être continu tout le long du support d'anneau sans comporter de césure.
  • De nombreuses variantes de ce premier exemple de réalisation sont possibles. Par exemple, dans la variante de la FIG 4, une rainure 42 est creusée dans la surface externe 34e du crochet 34 du secteur d'anneau 32. Une telle rainure 42 permet de loger l'amortisseur 52. La profondeur de cette rainure 42 est néanmoins plus petite que la hauteur de l'amortisseur 52 de sorte que l'amortisseur 52 dépasse au-dessus de la surface externe 34e du crochet 34 : l'amortisseur 52 est donc contraint entre le support 31 et le crochet 34 du secteur 32.
  • En outre, la FIG 4 illustre qu'il est également possible de monter l'amortisseur 52 dans une position tête-bêche par rapport à celle de l'amortisseur 50 de la FIG 3 : des lors, l'amortisseur 52 exerce une pression sur la surface interne 31i du support 31 par sa zone centrale tandis qu'il exerce une pression sur le crochet 34 du secteur 32 par ses deux extrémités.
  • La FIG 5 illustre une autre variante du premier exemple de réalisation de l'anneau 30. Dans cette variante, l'amortisseur 54 n'est pas monobloc mais sectorisé : en l'occurrence, les divisions de l'amortisseur 54 sont prévues de manière à correspondre aux divisions des secteurs d'anneau 32 de telle qu'une section d'amortisseur 54 soit associée à chaque secteur 32. Toutefois, il va de soi que l'amortisseur 54 pourrait être divisé autrement.
  • Les FIG 6A et 6B illustrent encore une autre variante du premier exemple d'anneau de turbine 30. Contrairement à l'exemple de la FIG 3, l'amortisseur 56 n'est pas ici conformé sur toute sa longueur. En effet, dans cette variante, l'amortisseur 56 est une lame souple, de préférence une tôle métallique, sensiblement lisse sur toute sa longueur à l'exception de renfoncements 57 pratiqués de manière régulière dans sa surface lisse. Comme cela est visible sur la FIG 6B, l'amortisseur 56 est configuré de manière à ce que sa surface externe soit en appui contre la surface interne 31i du support d'anneau 31 tandis que l'extrémité interne de ces renfoncements 57 soit en appui contre la surface externe 33e du crochet 33 du secteur d'anneau 32 de telle sorte que le dispositif d'amortissement 56 est en contact alternativement, dans la direction circonférentielle, avec la surface interne 31i du support 31 et la surface externe 33e du crochet 33 du secteur d'anneau 32.
  • Les FIG 7A et 7B illustrent une dernière variante du premier exemple d'anneau de turbine 30. Dans cette variante, l'amortisseur 58 est une tôle ondulée dont les oscillations permettent à l'amortisseur 58 d'être en contact alternativement, dans la direction circonférentielle, avec la surface interne 31i du support 31 et la surface externe 34e du crochet 33 du secteur d'anneau 32.
  • La FIG 8A illustre un deuxième exemple d'anneau de turbine 130. Dans ce deuxième exemple, l'amortisseur 160 est une lame souple, de préférence une tôle métallique, prenant sensiblement la forme d'un U dans ce plan de couple axial, engagée autour de la portion distale du crochet 135 du support 131, c'est-à-dire à l'extrémité de la portion tangentielle 135b du crochet 135. L'amortisseur 160 comprend ainsi une portion plane 161, plaquée contre la surface distale du crochet 135, de laquelle s'étendent les deux branches de l'amortisseur 160. Dans une première portion 162, les deux branches se resserrent de manière à enserrer la portion distale du crochet 135 puis, dans une deuxième portion 163, les deux branches s'écartent de manière à venir s'appuyer sur la surface interne 134i de la portion tangentielle 134b du crochet 134 d'une part, et sur la surface externe 132e du secteur d'anneau 132 d'autre part. Dans cet exemple, les 2 branches de l'amortisseur 160 sont symétriques.
  • La FIG 8B illustre une variante du deuxième exemple d'anneau de turbine 130. Dans cette variante, afin d'obtenir une raideur différente, la branche interne de l'amortisseur 160 est plus longue que sa branche externe. Ainsi, la deuxième portion 163 de la branche interne s'appuie sur la surface externe 132e du secteur d'anneau 132 plus en aval que dans l'exemple de la FIG 8A.
  • La FIG 8C illustre une autre variante du deuxième exemple d'anneau de turbine 130. Dans cette variante, la branche interne de l'amortisseur 160 comporte une première portion resserrée 162 qui s'appuie contre la surface interne 135i du crochet 135 mais ne possède pas de deuxième portion s'appuyant contre la surface externe 132e du secteur d'anneau 132.
  • La FIG 9 illustre un troisième exemple d'anneau de turbine 230. Dans ce troisième exemple, l'amortisseur 260 est une lame souple, de préférence une tôle métallique, prenant sensiblement la forme d'un L dans ce plan de coupe axial, engagée autour de la portion distale du crochet 234 du secteur d'anneau 232. L'amortisseur 260 comprend une portion plane 261, plaquée contre la portion radiale 235a du crochet 235 du support d'anneau 231, de laquelle s'étend une branche généralement tangentielle. Dans une première portion 262, cette branche se resserre vers l'intérieur de manière à venir s'appuyer contre la surface externe 234e du crochet 234 du secteur 232, puis dans une deuxième portion 263, cette branche s'écarte vers l'extérieur de manière à venir s'appuyer sur la surface interne 231i du support 231. Enfin, cette branche se replie radialement vers l'intérieur de manière à s'appuyer à angle droit contre la surface externe 234e du crochet 234. La partie de crochet 234 du secteur 232 est ainsi plaquée contre la partie de crochet 235 du support 231.
  • Les modes ou exemples de réalisation décrits dans le présent exposé sont donnés à titre illustratif et non limitatif, une personne du métier pouvant facilement, au vu de cet exposé, modifier ces modes ou exemples de réalisation, ou en envisager d'autres, tout en restant dans la portée de l'invention.
  • En particulier, tous les exemples de réalisation décrits concernent la turbine liée de la turbomachine mais ces enseignements peuvent également s'appliquer à la turbine libre. De même, ces enseignements se transposent directement au domaine des turboréacteurs d'avion.
  • De plus, les différentes caractéristiques de ces modes ou exemples de réalisation peuvent être utilisées seules ou être combinées entre elles. Lorsqu'elles sont combinées, ces caractéristiques peuvent l'être comme décrit ci-dessus ou différemment, l'invention ne se limitant pas aux combinaisons spécifiques décrites dans le présent exposé. En particulier, sauf précision contraire, une caractéristique décrite en relation avec un mode ou exemple de réalisation peut être appliquée de manière analogue à un autre mode ou exemple de réalisation.

Claims (10)

  1. Anneau de turbine comprenant
    un support (31) cylindrique, et un ou plusieurs secteurs (32) formant une couronne configurée pour matérialiser un tronçon de veine d'air, chaque secteur (32) étant fixé sur le support (31) par un dispositif d'accrochage (33a, 33b),
    dans lequel le dispositif d'accrochage (33a) comprend une partie de crochet (35) appartenant au support (31) et faisant saillie en direction du secteur (32), et une partie de crochet (34) appartenant au secteur (32) et faisant saillie en direction du support (31), les parties de crochet du support (34) et du secteur (35) étant configurées pour coopérer afin de fixer le secteur (32) sur le support (31),
    caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, un dispositif d'amortissement (50) prévu au sein du dispositif d'accrochage (33a) et contraint radialement entre une portion du secteur (34e) et une portion du support (31i) de manière à amortir les mouvements relatifs du secteur (32) par rapport au support (31),
    et en ce que le dispositif d'amortissement (56) est en contact alternativement, dans la direction circonférentielle, avec la surface interne du support (31) et la surface externe de la partie de crochet du secteur (32).
  2. Anneau selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'amortissement comprend une lame souple (50), de préférence un élément de tôle.
  3. Anneau selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif d'amortissement (50) est contraint radialement entre ladite portion du secteur (34e) et ladite portion du support (31i) sur toute sa longueur.
  4. Anneau selon l'une quelconque des revendication 1 à 3, caractérisé en ce que le dispositif d'amortissement (50) est prévu entre une surface externe (34e) de la partie de crochet (34) du secteur (32) et une surface interne (31i) du support (31).
  5. Anneau selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le dispositif d'amortissement (52) est logé au moins en partie dans une rainure (42) pratiquée dans une portion (34e) du secteur (32).
  6. Anneau selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le dispositif d'amortissement (160) enveloppe au moins la portion distale de la partie de crochet (135) du support (131).
  7. Anneau selon la revendication 6, caractérisé en ce que le dispositif d'amortissement (160) est configuré de manière à maintenir en permanence au moins une zone de pression sur la surface externe de la partie de crochet (135) du support (131) et une zone de pression sur sa surface interne, d'une part, et au moins une zone de pression sur la surface interne (134i) de la partie de crochet (134) du secteur (132) et/ou une zone de pression sur une surface externe (132e) du secteur (132), d'autre part.
  8. Anneau selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le dispositif d'amortissement (260) enveloppe au moins la portion distale de la partie de crochet (234) du secteur (232).
  9. Anneau selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le dispositif d'amortissement (54) est divisé en une pluralité de sections se succédant tout le long de la circonférence de la couronne formée par le ou les secteurs (32), une section étant de préférence associée à chaque secteur (32).
  10. Turbomachine comprenant au moins un anneau (30) selon l'une quelconque des revendications précédentes.
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