EP3421730A1 - Turbine pour turbomachine avec anneau d'étanchéité comportant deux parties - Google Patents

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EP3421730A1
EP3421730A1 EP18179383.7A EP18179383A EP3421730A1 EP 3421730 A1 EP3421730 A1 EP 3421730A1 EP 18179383 A EP18179383 A EP 18179383A EP 3421730 A1 EP3421730 A1 EP 3421730A1
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EP
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turbine
downstream
upstream
radially
zone
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Olivier Arnaud Fabien Lambert
Franck Robert DROUET
Gaël Frédéric Claude Cyrille EVAIN
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Safran Aircraft Engines SAS
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Safran Aircraft Engines SAS
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    • F05D2240/10—Stators
    • F05D2240/11—Shroud seal segments

Definitions

  • the present invention relates to a turbomachine turbine, in particular for a turbojet or an airplane turboprop, and a method of mounting such a turbine.
  • a turbomachine in particular a double-body turbomachine, conventionally comprises, from upstream to downstream, a fan, a low-pressure compressor, a high-pressure compressor, a combustion chamber, a high-pressure turbine and a low-pressure turbine.
  • upstream and downstream are defined with respect to the direction of air circulation in the turbomachine.
  • inner and outer are defined radially with respect to the axis of the turbomachine.
  • a turbomachine low pressure turbine comprises a turbine shaft on which are mounted several successive stages each comprising a paddle wheel and a distributor.
  • Each paddle wheel comprises a disc carrying at its outer periphery substantially radial blades, the discs of the different wheels being coaxially connected to each other and to the drive shaft of the rotor of the turbine by appropriate means.
  • Each distributor comprises an inner annular platform and an outer annular platform between which substantially radial blades extend.
  • the external platform of the distributor comprises means for attachment and attachment to an outer casing of the turbine.
  • the set of distributors forms the fixed part of the motor called stator.
  • each wheel of the rotor conventionally comprise wipers at their radially outer periphery, cooperating with a ring of abradable material so as to form labyrinth seal type sealing means.
  • Such a structure is for example known from the document FR 2,879,649 .
  • the invention aims in particular to provide a simple, effective and economical solution to this problem.
  • the present invention relates to a turbomachine turbine, for example for a turbojet engine or an airplane turboprop, comprising a stator, a rotor comprising a rotor wheel comprising blades whose radially outer periphery comprises at least one wiper.
  • sealing means extending radially outwardly, sealing means extending radially around the blades and having a sealing ring, the radially outer end of the wiper cooperating with said sealing ring so as to form a seal labyrinth type, characterized in that said sealing ring comprises at least a first part and a second part, axially offset relative to one another, the first part and / or the second part delimiting a groove in which is inserted the wiper), the first part and / or the second part each cooperating with at least one wiper blades located axially e n view of said first and second parts, the first part comprising a first projecting area engaged by complementary shape in the axial direction in a first zone recessed part of the second part, the stator comprising means for maintaining in position the first and the second part relative to the stator.
  • the aforementioned assembly between the first and the second part is thus of the tenon-mortise type.
  • the means for holding in position may comprise a radial abutment abutment of the first part and a means for clamping the second part against the stator, the first part being arranged upstream of the second part.
  • Such a feature makes it easier to mount the ring on the stator.
  • the first part may comprise a recess opening radially outwardly and axially downstream, the second part having a recess opening radially outwardly and axially upstream, opposite the recess of the first part.
  • the recesses of the first and second parts then form the throat.
  • only one of the first and second parts may comprise a recess, the groove being delimited by said recess and by a radial surface of the opposite portion.
  • the first part can be maintained radially, upstream, by the stator, the first part being held radially downstream by the second part.
  • the first part and the second part may comprise a block of abradable material mounted on a support, the first projecting and recessed areas of said first and second parts being formed on the supports.
  • the first portion and the second portion may be annular and may be formed of a succession of ring sectors, each ring sector having slots at its circumferential ends, sealing tabs being mounted in said slots between said sectors.
  • the first protruding zone and the first recessed zone may extend circumferentially over a lower angular range or substantially equal to the circumferential extension of a sector of the sealing ring.
  • the first protruding zone and the first hollow zone form a baffle limiting the leakage rate of the gases flowing in the vein radially outward between the first and second parts.
  • the circumferential extension mentioned above makes it possible to limit this leakage flow as much as possible.
  • the first part may comprise a second projecting zone engaged by shape complementarity in a second hollow zone of the second part, or respectively of the first part, the first projecting and recessed areas being offset radially relative to the radially inner surface of the second projecting and recessed areas.
  • first protruding and recessed areas may be offset radially outward from the second projecting and recessed areas.
  • the first protruding zone or the first recessed zone may be axially offset with respect to the second protruding zone or the second recessed zone.
  • the baffle is enlarged in the axial direction, which helps to maximize the efficiency of the baffle by effectively limiting the gas leakage flow between the first portion and the second portion of the sealing ring. .
  • the stator may comprise a turbine casing comprising an annular wall, for example frustoconical, at least one flange extending radially inwards from the annular wall of the turbine casing, said flange bearing axially upstream on a radially outer annular flange of the first part, said flange bearing axially downstream on a radially outer annular flange of the second part.
  • a turbine casing comprising an annular wall, for example frustoconical, at least one flange extending radially inwards from the annular wall of the turbine casing, said flange bearing axially upstream on a radially outer annular flange of the first part, said flange bearing axially downstream on a radially outer annular flange of the second part.
  • Said flanges may be formed in the supports of the first and second parts.
  • the stator may comprise a downstream distributor, the downstream end of the second part being engaged in a throat of the downstream distributor.
  • the turbine housing flange can also be engaged in the throat of the downstream distributor
  • Each projecting zone may be attached to the first part or the second part, at its base, and may have a free end opposite to the base.
  • the first projecting area may belong to the first part, or respectively to the second part
  • the second projecting area may belong to the second part, or respectively to the first part.
  • the free end of the first protruding zone can be axially offset from the base of the second protruding zone.
  • the free end of the second protruding zone can be axially offset with respect to the base of the first protruding zone.
  • the base of the first protruding zone may be located axially facing the base of the second projecting zone.
  • the block of abradable material of the first part may comprise a radial downstream surface.
  • the block of abradable material of the second part may comprise a radial upstream surface.
  • the blocks of abradable material of the first and second parts may be in contact with each other at said radial downstream and upstream surfaces.
  • the base of the second protruding zone may be offset axially, for example downstream, with respect to the downstream surface of the block of the first part and / or with respect to the upstream surface of the block of the second part.
  • the first part and / or the second part comprise a radially outer surface intended to support the housing flange.
  • Said external bearing surface comprises at least one annular groove.
  • the portion may comprise a fastener, for example of U-shaped section, engaged by complementary shape on the stator.
  • the fixing member may be fixed to the support of the first part.
  • Each blade of the rotor wheel may comprise at least a first wiper and a second wiper, the first wiper extending radially outwardly beyond the second wiper.
  • the first wiper may be engaged in the groove defined by the first and second parts.
  • the second wipers may cooperate with radially internal and cylindrical or frustoconical surfaces of the first and second parts.
  • FIG. figure 1 A low-pressure turbine 1 of a turbomachine according to one embodiment is illustrated in FIG. figure 1 .
  • the turbine 1 comprises a fixed casing 2, having a frustoconical wall 3 whose axis corresponds to the axis of the turbomachine and from which flanges 4, 5 extend radially inwards.
  • the casing 2 comprises in particular an upstream flange 4 and a downstream flange 5.
  • upstream and downstream are defined by reference to the flow direction F of the gas flow within the turbine 1, that is to say from left right on the figure 1 .
  • Each flange 4, 5 has a first annular portion 6 extending radially inwardly from the frustoconical wall 3, and a second cylindrical portion 7 extending downstream.
  • the upstream flange 4 further comprises an annular radial flange 8 extending radially inwards from the downstream end of the second portion 7.
  • the stator of the turbine 1 comprises in particular two stages of distributor, which will be respectively designated upstream distributor 9 and downstream distributor 10, each distributor 9, 10 having a radially internal platform (not visible), a radially external platform 11a , 11b and fixed blades 12a, 12b connecting said platforms.
  • the external platform 11a of the upstream distributor 9 comprises a generally frustoconical wall 13 whose downstream end comprises a bearing zone 14 having a first portion 15 extending radially outwards and a second portion 16 extending axially downstream.
  • the downstream end of the second portion 16 of the bearing zone 14 bears axially on the flange 8 of the upstream flange 4 of the casing 2, the second portion 16 of the bearing zone 14 being further axially supported. on the second part 7 of the upstream flange 4.
  • the upstream end of the external platform 11 of the downstream distributor 10 comprises a radially inner flange 17 and a radially outer flange 18 extending axially upstream radially spaced apart from each other.
  • the radially outer flange 18 bears radially on the radially outer surface of the second portion 7 of the downstream flange 5.
  • the function of the radially inner flange 17 will be better described later.
  • the turbine 1 further comprises a sealing ring 19, fixedly mounted on the casing 2 and formed in two parts 20, 36, namely an upstream portion 20 and a downstream portion 36.
  • the sealing ring 19 is formed of several contiguous angular sectors 21 around the circumference, also visible to the Figures 2 to 4 .
  • the upstream portion 20 comprises in particular an upstream block 22 of annular form of abradable material.
  • the upstream block 22 comprises a recess 23A at its downstream end, said recess 23A opening radially inwards and axially downstream.
  • the outer surface of the upstream block 22 is fixed to an upstream support 24, of annular shape.
  • the upstream support and the upstream block are thus sectorised.
  • the upstream support 24 has a rim 25 located in a median zone of the support 24 and extending radially outwards.
  • the flange is adapted to bear axially on the downstream flange of the housing.
  • the radially outer surface of the upstream support 24 further comprises an annular groove 26 located directly downstream of the flange 25.
  • the downstream end of the upstream support 24 forms an annular bearing zone 27 of limited surface, able to rest radially against the downstream flange 5 of the casing 2.
  • the upstream support 24 comprises a hollow zone 28 on its radially inner portion, said hollow zone 28 opening radially inwards and axially downstream.
  • the upstream support 24 further comprises a protruding zone 29 extending axially downstream and extending circumferentially over substantially all of the sector 21 concerned.
  • the projecting zone 29 has a base 30 located upstream and a free end 31 opposite the base, located downstream.
  • the protruding zone 29 is offset radially outwardly relative to the recessed zone 28. Furthermore, the base 30 of the protruding zone 29 is offset axially downstream with respect to the upstream end 32 of the hollow area 28.
  • An annular fastener 33 with a U-shaped section is attached at the upstream end of the upstream support 24, radially inside said upstream support 24.
  • Said upstream fixation member 33 comprises a radially outer branch 34, able to come radially bearing on the outer surface of the second portion 7 of the upstream flange 4, and a radially inner branch 35 adapted to come radially bearing on the second portion 16 of the bearing zone 15 and on the flange of the upstream flange 4. Radial mounting clearance can be provided.
  • the upstream distributor 9 is thus fixed on the upstream flange 4 by means of the upstream fastener 33.
  • This member 33 also makes it possible to fix the upstream support 24 on the upstream flange 4.
  • the downstream portion 36 comprises in particular a downstream block 37 of abradable material, ring-shaped.
  • the downstream block 37 has a recess 23B at its upstream end, said recess 23B opening radially inwards and axially upstream.
  • the recesses 23A, 23B of the upstream and downstream blocks 22 delimit a groove 39.
  • downstream block 37 The outer surface of the downstream block 37 is fixed to a downstream support 38, of annular shape.
  • the downstream support 38 and the downstream block 37 are thus sectored.
  • the downstream support 38 has a flange 40 located in a downstream zone of the support 38 and extending radially outwards.
  • the flange 40 is able to bear axially on the downstream flange 5 of the casing 2.
  • the radially outer surface of the downstream support 38 further comprises an annular groove 41 located upstream of the rim 40.
  • the upstream zone of the downstream support 38 forms two annular support zones 42 of limited surface, situated axially on either side of the the groove 41.
  • the said bearing zones 42 are able to rest radially against the flange 5 downstream of the casing 2.
  • the downstream support 38 comprises a protruding zone 43 on its radially inner portion, said projecting zone 43 extending axially upstream and being integrally engaged in shape in the hollow zone 28 of the upstream support 24.
  • the downstream support 38 further comprises a hollow zone 44 extending circumferentially over substantially all of the sector 21 concerned.
  • the protruding zone 29 of the upstream support 24 is engaged by complementary shape in the hollow zone 44 of the downstream support 38.
  • the protruding zone 43 of the downstream support 38 comprises a base 45 located downstream and a free end 46 opposite the base 45, located upstream.
  • the protruding zone 43 is radially inwardly offset relative to the recessed area 44.
  • the base 45 of the projecting zone 43 is axially offset upstream with respect to the downstream end of the recessed area 47.
  • downstream support 38 bears radially on the radially outer surface 48 of the inner flange 17 of the outer platform 11b of the downstream distributor 10.
  • the downstream block 37 bears axially against the upstream radial surface of the inner flange 17 of the external platform 11b of the downstream distributor 10.
  • the turbine 1 further comprises a rotor wheel 51 comprising vanes 52, the radially outer periphery 53 of each vane 52 comprising a first wiper 54, axially central, and two second wipers 55 axially offset on either side of the first
  • the first and second wipers 54, 55 extend radially outwards, the first wiper 54 extending radially outwardly relative to the second wipers 55.
  • the first wiper 54 is engaged in the recess 23A, 23B of the upstream and downstream parts 20, 36 of the ring 19.
  • the second wipers 55 extend opposite the radially inner surfaces of the upstream and downstream blocks 22, 37.
  • the cumulative axial dimension of the recesses 23A, 23B that is to say the axial dimension of the groove 39, allows a displacement or an uncertainty of axial positioning of the rotor wheel 51, and therefore of the first wiper 54, by relative to the case 2, such an uncertainty may be due to manufacturing and assembly tolerances as well as mechanical and / or thermal stresses in operation.
  • the upstream distributor 9 is mounted inside the casing 2 ( figure 5 ), then the upstream portion 20 of the ring 19 is engaged axially downstream upstream in the casing 2 ( figure 6 ), on the upstream flange 4 of the casing 2.
  • the upstream fastener 33 is engaged on the upstream flange 4 and on the part 16 of the upstream distributor 9 so as to ensure the attachment of the upstream distributor 9 on the upstream flange 4.
  • the rotor wheel 51 comprising the blades 52 is then engaged axially in the casing 2, from downstream to upstream ( figure 7 ), the first wiper 54 being located, at least partially, in the recess 23A of the upstream abradable block 22.
  • downstream portion 36 of the ring 19 is then engaged axially in the casing 2, from downstream to the upstream, so that the projecting zones 29 and hollow 28 of the upstream portion can engage by shape cooperation in the recessed areas 44 and protruding 43 of the downstream portion 36 ( figure 8 ).
  • the downstream part 36 is thus fixed on the upstream part 20.
  • the downstream distributor 10 is then engaged axially in the casing 2, from downstream to upstream (FIG. 10).
  • the flange 17 of the external platform 11 of the downstream distributor 10 bears radially with the downstream flange 5.
  • the internal flange 17 of the external platform 11b of the downstream distributor 10 bears radially on the radially inner surface of the downstream support 38 and bears axially on the downstream block 37, as indicated above.
  • the downstream support 38 is thus held in abutment with the downstream flange 6 of the casing 2, using the downstream distributor 10.

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Abstract

L'invention concerne une turbine (1) pour turbomachine, comportant un stator et un rotor comprenant une roue de rotor (51) comportant des aubes (52) dont la périphérie radialement externe comporte au moins une léchette (54) s'étendant radialement vers l'extérieur, des moyens d'étanchéité s'étendant radialement autour des aubes (52) et comportant un anneau (19), l'extrémité radialement externe de la léchette (54) coopérant avec ledit anneau (19) de manière à former un joint de type labyrinthe. L'anneau est formé de deux parties (20, 36) engagées axialement par complémentarité de forme de telle manière qu'une gorge (39) soit définie entre les deux parties, la léchette (54) étant insérée dans ladite gorge (39).

Description

    DOMAINE
  • La présente invention concerne une turbine pour turbomachine, notamment pour un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, ainsi qu'un procédé de montage d'une telle turbine.
    • CONTEXTE
  • Une turbomachine, en particulier une turbomachine à double corps, comporte classiquement, d'amont en aval, une soufflante, un compresseur basse pression, un compresseur haute pression, une chambre de combustion, une turbine haute pression et une turbine basse pression.
  • Par convention, dans la présente demande, les termes " amont " et "aval" sont définis par rapport au sens de circulation de l'air dans la turbomachine. De même, par convention dans la présente demande, les termes " intérieur " et " extérieur ", " inférieur " et " supérieur " et " interne " et " externe " sont définis radialement par rapport à l'axe de la turbomachine.
  • Une turbine basse pression de turbomachine comprend un arbre de turbine sur lequel sont montés plusieurs étages successifs comportant chacun une roue à aubes et un distributeur. Chaque roue à aubes comprend un disque portant à sa périphérie externe des aubes sensiblement radiales, les disques des différentes roues étant reliés coaxialement les uns aux autres et à l'arbre d'entraînement du rotor de la turbine par des moyens appropriés. Chaque distributeur comprend une plate-forme annulaire interne et une plate-forme annulaire externe entre lesquelles s'étendent des pales sensiblement radiales. La plate-forme externe du distributeur comprend des moyens d'accrochage et de fixation sur un carter externe de la turbine. L'ensemble des distributeurs forme la partie fixe du moteur appelée stator.
  • Les aubes de chaque roue du rotor comportent classiquement des léchettes à leur périphérie radialement externe, coopérant avec un anneau de matériau abradable de façon à former des moyens d'étanchéité de type joint à labyrinthe.
  • Une telle structure est par exemple connue du document FR 2 879 649 .
  • Afin de garantir un rendement élevé de la turbomachine, il est nécessaire de contrôler les jeux au niveau desdits joints et limiter les débits de fuite à l'interface entre les léchettes des aubes et l'anneau en matériau abradable.
  • Il existe un besoin d'améliorer encore l'efficacité de tels joints labyrinthe, tout en facilitant le montage et la structure de l'ensemble.
  • L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, efficace et économique à ce problème.
    • RESUME DE L'INVENTION
  • A cet effet, la présente invention concerne une turbine pour turbomachine, par exemple pour un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, comportant un stator, un rotor comprenant une roue de rotor comportant des aubes dont la périphérie radialement externe comporte au moins une léchette s'étendant radialement vers l'extérieur, des moyens d'étanchéité s'étendant radialement autour des aubes et comportant un anneau d'étanchéité, l'extrémité radialement externe de la léchette coopérant avec ledit anneau d'étanchéité de manière à former un joint de type labyrinthe, caractérisée en ce que ledit anneau d'étanchéité comporte au moins une première partie, et une deuxième partie, décalées axialement l'une par rapport à l'autre, la première partie et/ou la deuxième partie délimitant une gorge dans laquelle est insérée la léchette), la première partie et/ou la deuxième partie coopérant chacune avec au moins une léchette des aubes situées axialement en regard desdites première et deuxième parties, la première partie comportant une première zone en saillie engagée par complémentarité de forme selon la direction axiale dans une première zone en creux de la deuxième partie, le stator comprenant des moyens de maintien en position de la première et de la deuxième partie par rapport au stator.
  • De cette manière, il est possible d'avoir une léchette qui forme un joint de type labyrinthe avec les parois de la gorge, ledit joint présentant une perte de charge plus importante que dans le cas de l'art antérieur. En effet, grâce au montage rendu possible par la structure en deux parties de l'anneau il est possible d'avoir une première léchette qui est de grande dimension radiale, engagée dans une gorge de grande dimension radiale également. De plus, les zones en saillie et en creux sont configurées de façon à s'emboiter l'une dans l'autre selon la direction axiale, ce qui permet de garantir l'étanchéité entre les première et deuxième partie d'anneau d'étanchéité.
  • L'assemblage précédemment mentionné entre la première et la deuxième partie est ainsi du type tenon-mortaise.
  • Les moyens de maintien en position peuvent comprendre une butée d'appui radial de la première partie et un moyen de serrage de la deuxième partie contre le stator, la première partie étant disposée en amont de la deuxième partie.
  • Une telle caractéristique permet de faciliter le montage de l'anneau sur le stator.
  • La première partie peut comporter un renfoncement débouchant radialement vers l'extérieur et axialement vers l'aval, la deuxième partie comportant un renfoncement débouchant radialement vers l'extérieur et axialement vers l'amont, en regard du renfoncement de la première partie. Les renfoncements des première et deuxième parties forment alors la gorge.
  • En variante, seule l'une des première et deuxième parties peut comporter un renfoncement, la gorge étant délimitée par ledit renfoncement et par une surface radiale de la partie opposée.
  • La première partie peut être maintenue radialement, à l'amont, par le stator, la première partie étant maintenue radialement, à l'aval, par la deuxième partie.
  • La première partie et la deuxième partie peuvent comporter un bloc de matériau abradable monté sur un support, les premières zones en saillie et en creux desdites première et deuxième parties étant formées sur les supports.
  • La première partie et la deuxième partie peuvent être annulaires et peuvent être formées d'une succession de secteurs d'anneau, chaque secteur d'anneau comportant des fentes au niveau de ses extrémités circonférentielles, des languettes d'étanchéité étant montées dans lesdites fentes entre lesdits secteurs.
  • La première zone en saillie et la première zone en creux peuvent s'étendre circonférentiellement sur une plage angulaire inférieure ou sensiblement égale à l'extension circonférentielle d'un secteur de l'anneau d'étanchéité. Comme indiqué précédemment, la première zone en saillie et la première zone en creux forment une chicane limitant le débit de fuite des gaz circulant dans la veine radialement vers l'extérieur, entre les première et deuxième parties. Afin de maximiser l'efficacité d'une telle chicane, il est préférable que celle-ci s'étende circonférentiellement sur la totalité ou la quasi-totalité de l'extension circonférentielle d'un secteur d'anneau. L'extension circonférentielle précitée permet de limiter au maximum ce débit de fuite.
  • La première partie, ou respectivement la deuxième partie, peuvent comporter une deuxième zone en saillie engagée par complémentarité de forme dans une deuxième zone en creux de la deuxième partie, ou respectivement de la première partie, les premières zones en saillie et en creux étant décalée radialement par rapport à la surface radialement interne des secondes zones en saillie et en creux.
  • Plus particulièrement, les premières zones en saillie et en creux peuvent être décalées radialement vers l'extérieur par rapport aux secondes zones en saillie et en creux.
  • La première zone en saillie ou la première zone en creux peuvent être décalées axialement par rapport à la deuxième zone en saillie ou la deuxième zone en creux.
  • Grâce à ce décalage axial, la chicane est agrandie dans la direction axiale, ce qui contribue à maximiser l'efficacité de la chicane en limitant efficacement le débit de fuite des gaz entre la première partie et la deuxième partie de l'anneau d'étanchéité.
  • Le stator peut comporter un carter de turbine comprenant une paroi annulaire, par exemple tronconique, au moins une bride s'étendant radialement vers l'intérieur depuis la paroi annulaire du carter de turbine, ladite bride prenant appui axialement, à l'amont, sur un rebord annulaire radialement externe de la première partie, ladite bride prenant appui axialement, à l'aval, sur un rebord annulaire radialement externe de la deuxième partie.
  • Lesdits rebords peuvent être formés dans les supports des première et deuxième parties.
  • Le stator peut comporter un distributeur aval, l'extrémité aval de la deuxième partie étant engagée dans une gorge du distributeur aval.
  • Le bride du carter de turbine peut également être engagée dans la gorge du distributeur aval
  • Chaque zone en saillie peut être rattachée à la première partie ou à la deuxième partie, au niveau de sa base, et peut comporter une extrémité libre opposée à la base. La première zone en saillie peut appartenir à la première partie, ou respectivement à la deuxième partie, la deuxième zone en saillie pouvant appartenir à la deuxième partie, ou respectivement à la première partie. Dans ce cas, l'extrémité libre de la première zone en saillie peut être décalée axialement par rapport à la base de la deuxième zone en saillie. Par ailleurs, l'extrémité libre de la deuxième zone en saillie peut être décalée axialement par rapport à la base de la première zone en saillie. La base de la première zone en saillie peut être située axialement en regard de la base de la deuxième zone en saillie.
  • Le bloc en matériau abradable de la première partie peut comporter une surface aval radiale. Le bloc en matériau abradable de la deuxième partie peut comporter une surface amont radiale. Les blocs en matériau abradable des premières et deuxième parties peuvent être en contact l'un par rapport à l'autre au niveau desdites surfaces aval et amont radiales.
  • La base de la deuxième zone en saillie peut être décalée axialement, par exemple vers l'aval, par rapport à la surface aval du bloc de la première partie et/ou par rapport à la surface amont du bloc de la deuxième partie.
  • La première partie et/ou la deuxième partie comportent une surface radialement externe destinée à l'appui de la bride du carter.
  • Ladite surface externe d'appui comporte au moins une gorge annulaire. De cette manière on limite la zone de contact entre la bride du carter et les première et deuxième parties, de façon à garantir un bon positionnement.
  • La partie peut comporter un organe de fixation, par exemple de section en U, engagé par complémentarité de forme sur le stator. L'organe de fixation peut être fixé au support de la première partie.
  • Chaque aube de la roue de rotor peut comporter au moins une première léchette et une seconde léchette, la première léchette s'étendant radialement vers l'extérieur, au-delà de la seconde léchette. La première léchette peut être engagée dans la gorge délimitée par les première et deuxième parties. Les secondes léchettes peuvent coopérer avec des surfaces radialement internes et cylindriques ou tronconiques des première et deuxième parties.
  • L'invention concerne également un procédé de montage d'une turbine du type précité, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à :
    1. (a) monter la première partie sur un carter de la turbine, par engagement axial de l'aval vers l'amont de ladite première partie par rapport au carter,
    2. (b) monter la roue de rotor dans le carter,
    3. (c) monter la deuxième partie sur la première partie, par engagement axial de l'aval vers l'amont de ladite deuxième partie par rapport à la première partie,
    la léchette étant introduite dans la gorge lors de l'étape (b) et/ou lors de l'étape (c). BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
  • L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés.
    • la figure 1 est une vue en coupe axiale d'une partie d'une turbine selon une forme de réalisation de l'invention,
    • les figures 2 à 4 sont des vues éclatées, en perspective, d'une partie de la turbine selon l'invention;
    • les figures 5 à 9 sont des vues en coupe axiale d'une partie de la turbine, illustrant les étapes successives du procédé de montage selon l'invention.
    DESCRIPTION DETAILLEE
  • Une turbine basse-pression 1 d'une turbomachine selon une forme de réalisation est illustrée à la figure 1. La turbine 1 comporte un carter 2 fixe, présentant une paroi tronconique 3 dont l'axe correspond à l'axe de la turbomachine et à partir de laquelle des brides 4, 5 s'étendent radialement vers l'intérieur. Le carter 2 comporte en particulier une bride amont 4 et une bride aval 5. Les termes amont et aval sont définis par référence au sens F d'écoulement du flux de gaz au sein de la turbine 1, c'est-à-dire de gauche à droite sur la figure 1.
  • Chaque bride 4, 5 comporte une première partie annulaire 6 s'étendant radialement vers l'intérieur depuis la paroi tronconique 3, et une seconde partie cylindrique 7 s'étendant vers l'aval.
  • La bride amont 4 comporte en outre un rebord radial annulaire 8 s'étendant radialement vers l'intérieur depuis l'extrémité aval de la seconde partie 7.
  • Le stator de la turbine 1 comporte notamment deux étages de distributeur, qu'on désignera respectivement distributeur amont 9 et distributeur aval 10, chaque distributeur 9, 10 comportant une plate-forme radialement interne (non visible), une plate-forme radialement externe 11a, 11b et des pales fixes 12a, 12b reliant lesdites plates-formes.
  • La plate-forme externe 11a du distributeur amont 9 comporte une paroi globalement tronconique 13 dont l'extrémité aval comprend une zone d'appui 14 comportant une première partie 15 s'étendant radialement vers l'extérieur et une seconde partie 16 s'étendant axialement vers l'aval.
  • L'extrémité aval de la seconde partie 16 de la zone d'appui 14 est en appui axialement sur le rebord 8 de la bride amont 4 du carter 2, la seconde partie 16 de la zone d'appui 14 étant en outre en appui axial sur la seconde partie 7 de la bride amont 4.
  • L'extrémité amont de la plate-forme externe 11 du distributeur aval 10 comporte un rebord radialement interne 17 et un rebord radialement externe 18 s'étendant axialement vers l'amont, écartés radialement l'un de l'autre. Le rebord radialement externe 18 est en appui radial sur la surface radialement externe de la seconde partie 7 de la bride aval 5. La fonction du rebord radialement interne 17 sera mieux décrite après.
  • La turbine 1 comporte en outre un anneau 19 d'étanchéité, monté fixement sur le carter 2 et formé en deux parties 20, 36, à savoir une partie amont 20 et une partie aval 36. L'anneau d'étanchéité 19 est formé de plusieurs secteurs angulaires 21 contigus sur toute la circonférence, visibles également aux figures 2 à 4.
  • La partie amont 20 comporte en particulier un bloc amont 22 de matériau abradable, de forme annulaire. Le bloc amont 22 comporte un renfoncement 23A à son extrémité aval, ledit renfoncement 23A débouchant radialement vers l'intérieur et axialement vers l'aval.
  • La surface externe du bloc amont 22 est fixée à un support amont 24, de forme annulaire. Le support amont et le bloc amont sont ainsi sectorisés. Le support amont 24 comporte un rebord 25 située dans une zone médiane du support 24 et s'étendant radialement vers l'extérieur. Le rebord est apte à venir en appui axial sur la bride aval du carter.
  • La surface radialement externe du support amont 24 comporte en outre une gorge annulaire 26 située directement en aval du rebord 25. L'extrémité aval du support amont 24 forme une zone d'appui 27 annulaire de surface limitée, apte à venir en appui radialement sur la bride aval 5 du carter 2.
  • Le support amont 24 comprend une zone en creux 28 sur sa partie radialement intérieure, ladite zone en creux 28 débouchant radialement vers l'intérieur et axialement vers l'aval.
  • Le support amont 24 comprend en outre une zone en saillie 29 s'étendant axialement vers l'aval et s'étendant circonférentiellement sur la quasi-totalité du secteur 21 concerné.
  • La zone en saillie 29 comporte une base 30 située à l'amont et une extrémité libre 31 opposée à la base, située à l'aval.
  • La zone en saillie 29 est décalée radialement vers l'extérieur par rapport à la zone en creux 28. Par ailleurs, la base 30 de la zone en saillie 29 est décalée axialement vers l'aval par rapport à l'extrémité amont 32 de la zone en creux 28.
  • Un organe de fixation annulaire 33 à section en U est fixé au niveau de l'extrémité amont du support amont 24, radialement à l'intérieur dudit support amont 24. Ledit organe de fixation amont 33 comporte une branche radialement externe 34, apte à venir radialement en appui sur la surface externe de la seconde partie 7 de la bride amont 4, et une branche radialement interne 35 apte à venir radialement en appui sur la seconde partie 16 de la zone d'appui 15 et sur le rebord de la bride amont 4. Un jeu radial de montage peut être prévu.
  • Le distributeur amont 9 est ainsi fixé sur la bride amont 4 à l'aide de l'organe de fixation amont 33. Cet organe 33 permet également de fixer le support amont 24 sur la bride amont 4.
  • La partie aval 36 comporte en particulier un bloc aval 37 de matériau abradable, de forme annulaire. Le bloc aval 37 comporte un renfoncement 23B à son extrémité amont, ledit renfoncement 23B débouchant radialement vers l'intérieur et axialement vers l'amont. Les renfoncements 23A, 23B des blocs amont 22 et aval 37 délimitent une gorge 39.
  • La surface externe du bloc aval 37 est fixée à un support aval 38, de forme annulaire.
  • Le support aval 38 et le bloc aval 37 sont ainsi sectorisés. Le support aval 38 comporte un rebord 40 située dans une zone aval du support 38 et s'étendant radialement vers l'extérieur. Le rebord 40 est apte à venir en appui axial sur la bride aval 5 du carter 2.
  • La surface radialement externe du support aval 38 comporte en outre une gorge 41 annulaire située en amont du rebord 40. La zone amont du support aval 38 forme deux zones d'appui 42 annulaires de surfaces limitées, situées axialement de part et d'autre de la gorge 41. Lesdites zones d'appui 42 sont aptes à venir en appui radialement sur la bride 5 aval du carter 2.
  • Le support aval 38 comprend une zone en saillie 43 sur sa partie radialement intérieure, ladite zone en saillie 43 s'étendant axialement vers l'amont et étant engagée par complémentarité de forme dans la zone en creux 28 du support amont 24.
  • Le support aval 38 comprend en outre une zone en creux 44 s'étendant circonférentiellement sur la quasi-totalité du secteur 21 concerné. La zone en saillie 29 du support amont 24 est engagée par complémentarité de forme dans la zone en creux 44 du support aval 38.
  • La zone en saillie 43 du support aval 38 comporte une base 45 située à l'aval et une extrémité libre 46 opposée à la base 45, située à l'amont.
  • La zone en saillie 43 est décalée radialement vers l'intérieur par rapport à la zone en creux 44. Par ailleurs, la base 45 de la zone en saillie 43 est décalée axialement vers l'amont par rapport à l'extrémité aval de la zone en creux 47.
  • Par ailleurs, le support aval 38 vient en appui radial sur la surface radialement externe 48 du rebord interne 17 de la plateforme externe 11b du distributeur aval 10. Le bloc aval 37 est en appui axial sur la surface radiale amont du rebord interne 17 de la plateforme externe 11b du distributeur aval 10.
  • La turbine 1 comporte en outre une roue de rotor 51 comportant des aubes 52, la périphérie radialement externe 53 de chaque aube 52 comportant une première léchette 54, axialement centrale, et deux secondes léchettes 55 décalées axialement de part et d'autre de la première léchette 54. Les première et secondes léchettes 54, 55 s'étendent radialement vers l'extérieur, la première léchette 54 s'étendant radialement à l'extérieur par rapport aux secondes léchettes 55. La première léchette 54 est engagée dans le renfoncement 23A, 23B des parties amont et aval 20, 36 de l'anneau 19. Les secondes léchettes 55 s'étendent en regard des surfaces radialement internes des blocs amont et aval 22, 37.
  • La dimension axiale cumulée des renfoncements 23A, 23B, c'est-à-dire la dimension axiale de la gorge 39, autorise un déplacement ou une incertitude de positionnement axial de la roue de rotor 51, et donc de la première léchette 54, par rapport au carter 2, une telle incertitude pouvant être due aux tolérances de fabrication et de montage ainsi qu'aux contraintes mécaniques et/ou thermiques en fonctionnement.
  • Le montage d'une telle turbine 1 va maintenant être décrit en référence aux figures 5 à 9.
  • Tout d'abord le distributeur amont 9 est monté à l'intérieur du carter 2 (figure 5), puis la partie amont 20 de l'anneau 19 est engagée axialement de l'aval vers l'amont dans le carter 2 (figure 6), sur la bride amont 4 du carter 2. L'organe de fixation amont 33 est engagé sur la bride amont 4 et sur la partie 16 du distributeur amont 9 de manière à assurer la fixation du distributeur amont 9 sur la bride amont 4. La roue de rotor 51 comportant les aubes 52 est ensuite engagée axialement dans le carter 2, de l'aval vers l'amont (figure 7), la première léchette 54 étant située, au moins partiellement, dans le renfoncement 23A du bloc d'abradable amont 22. La partie aval 36 de l'anneau 19 est ensuite engagée axialement dans le carter 2, de l'aval vers l'amont, de sorte que les zones en saillie 29 et en creux 28 de la partie amont puissent s'engager par coopération de forme dans les zones en creux 44 et en saillie 43 de la partie aval 36 (figure 8). La partie aval 36 est ainsi fixée sur la partie amont 20.
  • Le distributeur aval 10 est ensuite engagé axialement dans le carter 2, de l'aval vers l'amont (figure 10). Le rebord 17 de la plate-forme externe 11 du distributeur aval 10 vient en appui radial avec la bride aval 5. Le rebord interne17 de la plate-forme externe 11b du distributeur aval 10 vient en appui radial sur la surface radialement interne du support aval 38 et vient en appui axial sur le bloc aval 37, comme indiqué précédemment. Le support aval 38 est ainsi maintenu en appui avec la bride aval 6 du carter 2, à l'aide du distributeur aval 10.

Claims (10)

  1. Turbine (1) pour turbomachine comportant un stator (2, 9, 10) et un rotor comprenant une roue de rotor (51) comportant des aubes (52) dont la périphérie radialement externe comporte au moins une léchette (54) s'étendant radialement vers l'extérieur, des moyens d'étanchéité s'étendant radialement autour des aubes (52) et comportant un anneau d'étanchéité (19), l'extrémité radialement externe de la léchette (54) coopérant avec ledit anneau d'étanchéité (19) de manière à former un joint de type labyrinthe, caractérisée en ce que ledit anneau d'étanchéité (19) comporte au moins une première partie (20) et une deuxième partie (36) décalées axialement l'une par rapport à l'autre, la première partie (20) et/ou la deuxième partie (36) délimitant une gorge (39) dans laquelle est insérée la léchette (54), la première partie (20) et/ou la deuxième partie (36) coopérant chacune avec au moins une léchette (54, 55) des aubes (52) situées axialement en regard desdites première et deuxième parties (20, 36), la première partie (20) comportant une première zone en saillie (29) engagée par complémentarité de forme selon la direction axiale dans une première zone en creux (44) de la deuxième partie (36), le stator (2, 9, 10) comprenant des moyens de maintien en position de la première et de la deuxième partie (20, 36) par rapport au stator (2, 9, 10).
  2. Turbine (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de maintien en position comprennent une butée d'appui radial (4, 7) de la première partie (20) et un moyen de serrage de la deuxième partie (36) contre le stator (2, 9, 10), la première partie (20) étant disposée en amont de la deuxième partie (36).
  3. Turbine (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la première partie (20) est maintenue radialement, à l'amont, par le stator (2, 9, 10), la première partie (20) étant maintenue radialement, à l'aval, par la deuxième partie (36).
  4. Turbine (1) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la première partie (20) et la deuxième partie (36) sont annulaires et sont formées d'une succession de secteurs d'anneau (21), chaque secteur d'anneau (21) comportant des fentes au niveau de ses extrémités circonférentielles, des languettes d'étanchéité étant montées dans lesdites fentes entre lesdits secteurs (21).
  5. Turbine (1) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la première zone en saillie (29) et la première zone en creux (44) s'étendent circonférentiellement sur une plage angulaire inférieure ou sensiblement égale à l'extension circonférentielle d'un secteur de l'anneau d'étanchéité (19).
  6. Turbine (1) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la première partie (20), ou respectivement la deuxième partie (36), comporte une deuxième zone en saillie (45) engagée par complémentarité de forme dans une deuxième zone en creux (28) de la deuxième partie (36), ou respectivement de la première partie (20), la surface radialement interne des premières zones en saillie (29) et en creux (44) étant décalée radialement par rapport à la surface radialement interne des secondes zones en saillie (45) et en creux (28).
  7. Turbine (1) selon la revendication 6, caractérisée en ce que la première zone en saillie (29) ou la première zone en creux (44) sont décalées axialement par rapport à la deuxième zone en saillie (45) ou la deuxième zone en creux (28).
  8. Turbine (1) selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le stator comporte un carter (2) de turbine comprenant une paroi annulaire, par exemple tronconique (3), au moins une bride (5) s'étendant radialement vers l'intérieur depuis la paroi annulaire du carter (2) de turbine (1), ladite bride (5) prenant appui axialement, à l'amont, sur un rebord annulaire radialement externe (25) de la première partie (20), ladite bride (5) prenant appui axialement, à l'aval, sur un rebord annulaire radialement externe (40) de la deuxième partie (36).
  9. Turbine (1) selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que le stator comporte un distributeur aval (10), l'extrémité aval de la deuxième partie (36) étant engagée dans une gorge du distributeur aval (10).
  10. Procédé de montage d'une turbine (1) selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à :
    (a) monter la première partie (20) sur un carter (2) de la turbine (1), par engagement axial de l'aval vers l'amont de ladite première partie (20) par rapport au carter (2),
    (b) monter la roue de rotor (51) dans le carter (2),
    (c) monter la deuxième partie (36) sur la première partie (20), par engagement axial de l'aval vers l'amont de ladite deuxième partie (36) par rapport à la première partie (20),
    (d) la léchette (54) étant introduite dans la gorge (39) lors de l'étape (b) et/ou lors de l'étape (c).
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