Dispositif d'étanchéité entre rotor et stator de turbomachine Sealing device between rotor and turbomachine stator
La présente invention concerne un dispositif d'étanchéité entre une partie de rotor et une partie de stator d'une turbomachine à gaz pour aéronef dans laquelle du gaz doit circuler. The present invention relates to a sealing device between a rotor part and a stator part of an aircraft gas turbine engine in which gas must circulate.
Dans la présente demande : In this application:
- radial a pour sens (sensiblement) perpendiculaire à l'axe X mentionné ci- après, radial direction (substantially) perpendicular to the axis X mentioned below,
- circonférentiel a pour sens s'étendant autour de l'axe X ; direction Y sur la figure 8, - circumferential has a direction extending around the axis X; Y direction in Figure 8,
- extérieur et intérieur (ou externe et interne) ont respectivement pour sens radialement extérieur et radialement intérieur, - Outside and inside (or external and internal) respectively for radially outer and radially inner direction,
- léchette se traduit souvent en anglais : « rubbing st p (seal) » ou « knife » ou encore « labyrinth seal lip », - licking is often translated into English: "rubbing st p (seal)" or "knife" or "labyrinth seal lip",
- axial a pour sens parallèle à l'axe de rotation notamment des aubes de la turbomachine ; il s'agit ainsi de l'axe X déjà cité, et - Axial has for direction parallel to the axis of rotation including blades of the turbomachine; this is the X axis already mentioned, and
- amont et aval sont des positions axiales, en référence au sens de déplacement global des gaz dans la turbomachine. upstream and downstream are axial positions, with reference to the direction of global displacement of the gases in the turbomachine.
De façon traditionnelle, la partie de stator comprend un carter externe à l'intérieur duquel sont fixés circonférentiellement, en tant qu'éléments du dispositif d'étanchéité, des blocs de matière abradable définissant des revêtements radialement internes adaptés à coopérer avec des léchettes d'aubes de rotor pouvant tourner autour d'un axe (X), à l'intérieur du carter externe. De telles parois extérieures de turbomachine munies de revêtements intérieurs abradables peuvent en particulier être définies par un carter, ou anneau, de compresseur ou de turbine. In a conventional manner, the stator part comprises an outer casing inside which, as elements of the sealing device, blocks of abradable material defining radially internal coatings adapted to cooperate with wipers are fixed circumferentially. rotor vanes rotatable about an axis (X), inside the outer casing. Such turbomachine outer walls provided with abradable inner linings may in particular be defined by a casing, or ring, of a compressor or turbine.
Par ailleurs, une partie de stator comprend typiquement aussi des blocs de matière abradable qui peuvent définir des revêtements radialement internes de viroles d'aubes fixes de stator (ou distributeurs) adaptés à coopérer avec des léchettes.
Or, des mouvements relatifs entre les aubes et les carters se produisent, conséquences de contraintes thermiques et aérodynamiques. Furthermore, a stator portion also typically comprises blocks of abradable material which can define radially inner coatings stator blade vanes (or distributors) adapted to cooperate with wipers. However, relative movements between the blades and the casings occur, consequences of thermal and aerodynamic stresses.
Afin d'assurer à la turbomachine le meilleur rendement possible, il est alors impératif de limiter les fuites de gaz qui surviennent entre les aubes mobiles d'une partie de rotor, ou des aubes fixes d'une partie de stator, typiquement à l'endroit des léchettes précitées, et le revêtement en matière abradable en regard. Les joints ou dispositifs d'étanchéité, typiquement à labyrinthe, formés par les léchettes et les blocs ou revêtements de matière abradable, ont pour but d'empêcher ou de limiter ces fuites, en s'opposant au passage de gaz axialement d'amont en aval, dès lors notamment que les gaz qui bypassent les aubes mobiles ne participent pas au travail de la turbine. In order to ensure that the turbomachine has the best possible efficiency, it is then imperative to limit the gas leaks that occur between the rotor blades of a rotor part, or the vanes of a stator part, typically at the end of the rotor. place of the aforesaid licks, and the abradable material coating opposite. Seals or sealing devices, typically labyrinth, formed by the wipers and blocks or coatings of abradable material, are intended to prevent or limit these leaks, opposing the passage of gas axially upstream in downstream, especially since the gases that bypass the blades do not participate in the work of the turbine.
De fait, la maîtrise de l'étanchéité rotor/stator est un élément primordial du rendement d'une turbine, basse ou haute pression (BP/HP), d'une turbomachine telle que précitée et est typiquement assurée d'une part par le système LPTACC ou HPTACC (Low Pressure, ou high pressure, Turbine Active Clearance Control Valve / Vanne de régulation active de clairance de turbine basse pression ou haute pression), qui réduit les jeux radiaux rotor/stator, et d'autre part par les labyrinthes prévus donc en sommet d'aubes et sur des anneaux intermédiaire, en vis-à-vis des distributeurs qui créent l'étanchéité pour un jeu radial donné. In fact, control of the rotor / stator seal is an essential element of the efficiency of a turbine, low or high pressure (BP / HP), of a turbomachine as mentioned above and is typically provided on the one hand by the LPTACC or HPTACC system (Low Pressure, or Turbine Active Clearance Control Valve), which reduces the rotor / stator radial clearances, and on the other hand by the labyrinths thus provided at the top of blades and on intermediate rings, vis-à-vis distributors that create the seal for a given radial clearance.
Cependant, l'efficacité de ces léchettes n'est pas optimale et dépend de plusieurs paramètres tels que leur nombre, leur épaisseur, leur étagement. Par ailleurs, un jeu radial potentiellement excessif perdure du fait entre autres des tolérances de fabrication des pièces. However, the effectiveness of these wipers is not optimal and depends on several parameters such as their number, their thickness, their staging. Moreover, a potentially excessive radial clearance persists due to, among other things, manufacturing tolerances of the parts.
En conséquence, le débit de gaz qui passe par les zones d'étanchéité rotor/stator reste important, même si différentes propositions technologiques imparfaites ont été jusqu'à présent élaborées, notamment sur la base d'une configuration appelée « inclinées étagées ». As a result, the flow rate of gas passing through the rotor / stator sealing zones remains high, even though various imperfect technological proposals have so far been developed, in particular on the basis of a configuration called "stepped inclinations".
Un but de l'invention est d'améliorer cette situation. An object of the invention is to improve this situation.
Aussi est-il proposé un dispositif d'étanchéité, entre une partie de rotor et une partie de stator d'une turbomachine à gaz pour aéronef dans laquelle
du gaz doit circuler d'amont vers l'aval, la partie de rotor étant adaptée à tourner par rapport à la partie de stator autour d'un axe (X), le dispositif d'étanchéité comprenant au moins un revêtement en matière abradable : - fixé avec la partie de stator, Therefore, a sealing device is proposed between a rotor part and a stator part of an aircraft gas turbine engine in which gas must flow from upstream to downstream, the rotor part being adapted to rotate relative to the stator part about an axis (X), the sealing device comprising at least one coating of abradable material: - fixed with the stator part,
- et adapté à coopérer avec au moins deux léchettes, respectivement axialement amont et aval, faisant radialement saillie sur une portion extrême de la partie de rotor, and adapted to cooperate with at least two wipers, respectively axially upstream and downstream, projecting radially on an end portion of the rotor part,
le revêtement et lesdites au moins deux léchettes présentant radialement, respectivement, au moins deux surfaces axiales libres d'étanchéité, respectivement axialement amont et aval, et des extrémités libres respectives, l'extrémité libre de la léchette aval et la surface axiale libre d'étanchéité aval étant situées à des positions radiales (se faisant radialement face) qui sont chacune plus éloignée de l'axe (X) que l'extrémité libre de la léchette amont et que la surface axiale libre d'étanchéité amont (qui se font radialement face), le dispositif étant caractérisé en ce qu'axialement en amont desdites au moins deux léchettes par rapport au sens de circulation du gaz dans cette zone de la turbomachine, le dispositif d'étanchéité comprend un muret, ou paroi, circonférentiel qui s'étend radialement, jusqu'au-delà de la surface axiale libre d'étanchéité amont dudit revêtement, en pénétrant radialement dans le flux gazeux, formant ainsi un obstacle sensiblement transversal à la circulation du gaz venant de l'amont, pour créer, en extrémité libre de la léchette amont, un décollement du gaz en circulation. the coating and said at least two wipers having radially, respectively, at least two axial free sealing surfaces, respectively axially upstream and downstream, and respective free ends, the free end of the downstream wiper and the free axial surface of downstream sealing being located at radial (radially facing) positions which are each further from the axis (X) than the free end of the upstream wiper and that the axial free upstream sealing surface (which are radially face), the device being characterized in that axially upstream of said at least two wipers with respect to the gas flow direction in this region of the turbomachine, the sealing device comprises a wall, or wall, circumferential which s' extends radially, beyond the axial free surface upstream sealing said coating, penetrating radially into the gas stream, thereby forming an obstacl e substantially transverse to the flow of gas from upstream, to create, at the free end of the upstream wiper, a detachment of the gas in circulation.
Par rapport à une configuration sans cette combinaison de caractéristiques, donc notamment par rapport à une solution avec des surfaces axiales libres d'étanchéité du revêtement situées toutes sur un même rayon (dites « droites »), un gain substantiel d'étanchéité est obtenu par les étagements précités et ladite paroi circonférentielle qui, en formant un muret, pénètre radialement dans le flux gazeux. Ceci permet en effet de créer un décollement favorable de l'écoulement, y compris donc vers l'extrémité de la léchette amont. Il en résulte une section de fuite plus faible qu'avec une autre
forme de couples léchettes/surfaces d'étanchéité du revêtement, et un gain sur le débit de gaz bypassé. Compared to a configuration without this combination of characteristics, so in particular with respect to a solution with axial surfaces free sealing of the coating all located on the same radius (so-called "straight"), a substantial gain in sealing is obtained by the aforementioned steps and said circumferential wall which, forming a wall, penetrates radially into the gas flow. This indeed makes it possible to create a favorable detachment of the flow, thus including towards the end of the upstream wiper. This results in a smaller leakage section than with another in the form of wiping pairs / sealing surfaces of the coating, and a gain on the bypassed gas flow.
Il s'est toutefois avéré qu'il pouvait y avoir des problèmes pratiques de mise en œuvre de la solution ci-dessus, liés aux conditions thermiques et aérodynamiques rencontrées, eu égard aux multiples situations pouvant exister au sol et en vol. However, it turned out that there could be practical problems implementing the above solution, related to the thermal and aerodynamic conditions encountered, given the multiple situations that may exist on the ground and in flight.
Aussi est-il proposé, notamment pour favoriser un positionnement optimisé : It is therefore proposed, in particular to promote optimized positioning:
- que, radialement, ladite paroi, ou muret, s'étende encore jusqu'en regard, axialement, d'une partie de la léchette amont située radialement à distance de l'extrémité libre de ladite léchette amont, et/ou that, radially, said wall, or wall, still extends axially to a portion of the upstream wiper located radially at a distance from the free end of said upstream wiper, and / or
- que ladite paroi circonférentielle soit, axialement, située à ou vers une extrémité axialement amont de la surface axiale libre d'étanchéité amont du revêtement, et/ou, said circumferential wall is, axially, located at or towards an axially upstream end of the upstream free axial sealing surface of the coating, and / or,
- que, depuis la surface axiale libre d'étanchéité amont du revêtement, cette paroi circonférentielle s'étende sur une distance radiale supérieure ou égale à 1 .5mm, et/ou that from the free axial surface of upstream sealing of the coating, this circumferential wall extends over a radial distance greater than or equal to 1.5 mm, and / or
- que, depuis cette même surface axiale libre d'étanchéité amont dudit revêtement, ladite paroi circonférentielle s'étende radialement sur une distance radiale comprise entre 1 .25mm et 5mm, de préférence, that, from this same upstream free axial sealing surface of said coating, said circumferential wall extends radially over a radial distance of between 1 .25 mm and 5 mm, preferably
- et/ou que certains rapports soient respectés ; voir ci-après : 1 < D1 /D2 < 1 ,5, 1 < L2/L1 < 4, 1 < L3/L1 < 3. - and / or that certain reports are respected; see below: 1 <D1 / D2 <1, 5, 1 <L2 / L1 <4, 1 <L3 / L1 <3.
Des essais ont montré une augmentation des pertes de charge (et donc de l'étanchéité) d'environ 10% par rapport à une solution comme précitée, avec des surfaces axiales libres d'étanchéité du revêtement situées toutes sur un même rayon (dites « droites »), et sans paroi circonférentielle formant muret. Tests have shown an increase in pressure drop (and therefore sealing) of about 10% compared to a solution as mentioned above, with axial free surfaces of the coating all located on the same radius (called " straight lines "), and without a circumferential wall forming a wall.
Pour des considérations également comparables à ce qui précède, et même si l'essentiel de la dissipation d'énergie que l'on cherche à voir naître par le décollement en extrémité de léchette amont se produit sous la (les)
léchette(s), il est aussi proposé, pour une application en sommet d'aubes rotatives, donc de rotor: For considerations equally comparable to the foregoing, and even if most of the dissipation of energy that is sought to be born by the delamination at the end of the upstream lure occurs under the (the) lette (s), it is also proposed, for an application at the top of rotating blades, therefore of rotor:
- que la portion extrême de la partie de rotor sur laquelle font radialement saillie lesdites au moins deux léchettes comprennent une plateforme d'aube pourvue en extrémité amont d'un becquet orienté vers l'amont, et that the end portion of the rotor part on which radially projecting said at least two wipers comprises a blade platform provided at the upstream end with a spoiler oriented upstream, and
- que, radialement, ladite paroi circonférentielle s'étende en face, mais à distance, du becquet. - That, radially, said circumferential wall extends in front, but at a distance from the spoiler.
Ainsi, ladite paroi circonférentielle sera tant suffisamment en amont de la léchette amont, prévenant ainsi les risques de contact lors des mouvements dus aux conditions thermiques et aérodynamiques précitées, qu'intercalée radialement entre deux surfaces de guidage du flux gazeux formées : Thus, said circumferential wall will be sufficiently far upstream of the upstream wiper, thereby preventing the risks of contact during movements due to the aforementioned thermal and aerodynamic conditions, which are radially interposed between two guiding surfaces of the gaseous flow formed:
- par le becquet (qui s'avancera typiquement, vers l'amont, au-delà ladite paroi circonférentielle), by the spoiler (which will typically extend upstream beyond said circumferential wall),
- et par la surface axiale libre d'étanchéité amont du revêtement qui s'étend en aval de cette paroi circonférentielle. and by the upstream free axial sealing surface of the coating which extends downstream from this circumferential wall.
Une autre considération prise en compte concerne la facilité de fabrication en série, de montage et de maintenance (remplacement) de cette paroi circonférentielle. Another consideration taken into account relates to the ease of mass production, mounting and maintenance (replacement) of this circumferential wall.
Aussi est-il par ailleurs proposé : It is also proposed:
- que ladite paroi circonférentielle soit définie par une dénivellation formée sur ledit revêtement, en saillie radiale par rapport à la surface axiale libre d'étanchéité amont de ce revêtement, et/ou said circumferential wall is defined by a slope formed on said coating projecting radially from the free upstream axial surface of said coating, and / or
- que cette paroi soit monobloc avec ledit revêtement. - That wall is integral with said coating.
Pour des raisons comparables, il est par ailleurs proposé que: For comparable reasons, it is further proposed that:
- le revêtement présente une structure alvéolaire comprenant des alvéoles radiales présentant individuellement une dimension axiale, et the coating has a honeycomb structure comprising radial cells individually having an axial dimension, and
- que la paroi circonférentielle présente axialement une épaisseur supérieure à ladite dimension axiale des alvéoles situées sur une même circonférence, transversalement audit axe (X). - The circumferential wall has axially greater than said axial dimension of the cells located on the same circumference, transverse to said axis (X).
Ainsi, on alliera tenue mécanique et fiabilité à une facilité de montage et de maintenance.
Encore une autre considération prise en compte concerne l'optimisation de création des décollements de l'écoulement en extrémité des léchettes amont. Thus, we will combine mechanical strength and reliability with ease of assembly and maintenance. Yet another consideration taken into account concerns the optimization of the creation of the detachments of the flow at the end of the upstream wipers.
Aussi est-il par ailleurs proposé : It is also proposed:
- qu'au moins la léchette amont soit, en direction de la surface axiale libre d'étanchéité amont, inclinée vers l'amont par rapport à l'axe (X) et à une radiale à l'axe, ceci sur une partie au moins de sa longueur, voire - at least the upstream wiper is, in the direction of the upstream free axial sealing surface, inclined upstream with respect to the axis (X) and at a radial to the axis, this on a part at less than its length or
- que l'extrémité libre de la léchette amont soit située radialement en face d'une partie axialement amont de la surface axiale libre d'étanchéité amont. - That the free end of the upstream wiper is located radially opposite an axially upstream portion of the upstream free axial sealing surface.
La seconde considération permet de bénéficier, sur une longueur axiale importante en extrémité du revêtement, de l'effet radial du décollement sur le flux gazeux. The second consideration makes it possible to benefit, over a long axial length at the end of the coating, from the radial effect of the detachment on the gas flow.
Il est par ailleurs proposé que lesdites au moins deux surfaces axiales libres d'étanchéité, respectivement axialement amont et aval, présentent entre elles une paroi de liaison radiale (donc perpendiculaire à l'axe X). It is furthermore proposed that said at least two axial free sealing surfaces, respectively axially upstream and downstream, have between them a radial connecting wall (hence perpendicular to the X axis).
Il s'est en effet avéré qu'en termes de facilité de fabrication et de tenue mécanique, une telle paroi de liaison radiale est ici préférable à une configuration de biais, comme dans US2009067997 (parois 1 12). It has indeed been found that in terms of ease of manufacture and mechanical strength, such a radial connecting wall is here preferable to a bias configuration, as in US2009067997 (walls 1 12).
Est aussi concernée par l'invention une turbomachine à gaz pour aéronef, en tant que telle, caractérisée en ce qu'elle est équipée du dispositif d'étanchéité avec tout ou partie de ses caractéristiques précitées. The invention also relates to an aircraft gas turbine engine, as such, characterized in that it is equipped with the sealing device with all or part of its aforementioned characteristics.
L'invention sera si nécessaire encore mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention pourront apparaître à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels : The invention will, if necessary, be better understood and other details, characteristics and advantages of the invention will become apparent on reading the following description given by way of nonlimiting example with reference to the appended drawings in which:
- la figure 1 schématise, en coupe partielle axiale, une partie de turbomachine aéronautique à monter sur un aéronef, FIG. 1 schematizes, in axial partial section, an aeronautical turbine engine part to be mounted on an aircraft,
- la figure 2 schématise, suivant une même coupe verticale selon un plan médian contenant l'axe X, une partie de turbine basse pression pouvant équiper la turbomachine de la figure 1 ,
- la figure 3 schématise, en perspective, une aube rotative (de rotor) qui peut équiper la turbine de la figure 2, FIG. 2 schematizes, according to the same vertical section along a median plane containing the X axis, a low-pressure turbine part that can equip the turbine engine of FIG. 1, FIG. 3 schematizes, in perspective, a rotating blade (of rotor) which can equip the turbine of FIG. 2,
- la figure 4 est une coupe verticale selon la ligne IV-IV de la figure 5, au niveau d'aubes mobiles d'un étage de turbine à disposer dans le carter extérieur qui les reçoit, FIG. 4 is a vertical section along the line IV-IV of FIG. 5, at the level of moving blades of a turbine stage to be disposed in the outer casing which receives them;
- la figure 5 schématise en coupe partielle axiale une coopération entre un revêtement abradable et une extrémité de dite aube mobile ; FIG. 5 schematizes in axial partial section a cooperation between an abradable coating and an end of said moving blade;
- la figure 6 schématise un champ de pression totale sous une léchette amont, dans un test ainsi monté (le décollement généré est clairement visible), la figure 7 montrant un montage plus réaliste, avec aussi de tels champs d'énergie, FIG. 6 schematizes a total pressure field under an upstream wiper, in a test thus mounted (the detachment generated is clearly visible), FIG. 7 showing a more realistic assembly, with also such energy fields,
- les figures 8,9 schématisent, en vue perspective et vue de côté, un bloc d'abradable pouvant être utilisé, FIGS. 8, 9 schematize, in perspective and side view, an abradable block that can be used,
- la figure 10 illustre le gain en performance lié à l'implémentation de la paroi circonférentielle proposée par l'invention, soit 10% de réduction des débits de fuite au maximum, et FIG. 10 illustrates the performance gain related to the implementation of the circumferential wall proposed by the invention, namely a 10% reduction of the maximum leakage rates, and
- les figures 1 1 et 12 illustrent deux variantes, conformes à l'invention, du dispositif d'étanchéité. - Figures 1 1 and 12 illustrate two variants, according to the invention, of the sealing device.
Tel que schématisé sur la figure 1 , une turbomachine double flux 1 pour aéronef comporte au moins un carter annulaire, ou enveloppe circonférentielle, 2, externe de soufflante à l'intérieur duquel sont disposés différents composants de la turbomachine. As schematized in FIG. 1, a double-stream turbomachine 1 for an aircraft comprises at least one annular casing, or circumferential casing, 2, external fan, inside which are arranged different components of the turbomachine.
A l'entrée du carter annulaire 2 externe, en considérant le sens de déplacement de l'air (inverse au sens d'avancement de l'aéronef ; voir flèche figures 1 ,2), se trouvent des aubes d'une soufflante 3 couplées à un arbre rotatif 4. Ensuite, reliés à l'arbre 4 qui s'étend autour de l'axe X de rotation de la turbomachine, se trouvent différents étages axiaux de compression, typiquement un compresseur basse pression 5a suivi d'un compresseur haute pression 5b. Puis sont disposés différents autres éléments du moteur dont des étages de turbine(s) axiale(s), typiquement une turbine haute pression 6 suivie d'une turbine basse pression 16.
L'air entre dans le carter annulaire 2 externe de soufflante où il est entraîné par les aubes de la soufflante 3. Pour assurer la propulsion, la majeure partie s'écoule dans la veine secondaire 1 1 délimitée radialement entre une partie du carter annulaire 2 externe et un carter de moteur 7 plus intérieur. Une autre partie de l'air est aspirée dans une veine primaire 13 (flux 71 d'amont vers l'aval, figures 5 et 1 1 ) par le compresseur basse pression 5a et dirigée vers les étages de la turbine 6 par l'intermédiaire d'autres éléments constitutifs du moteur. Des bras raidisseurs 10 relient par ailleurs le carter annulaire 2 externe et le carter de moteur 7. At the inlet of the external annular casing 2, considering the direction of movement of the air (opposite to the direction of travel of the aircraft, see arrow in FIGS. 1, 2), there are blades of a fan 3 coupled to each other. to a rotary shaft 4. Then, connected to the shaft 4 which extends around the axis X of rotation of the turbomachine, are different axial compression stages, typically a low pressure compressor 5a followed by a high compressor pressure 5b. Then are arranged various other elements of the engine including turbine stages (s) axial (s), typically a high pressure turbine 6 followed by a low pressure turbine 16. The air enters the external annular fan casing 2 where it is driven by the blades of the fan 3. To ensure propulsion, the major part flows into the secondary duct 1 1 delimited radially between a portion of the annular casing 2 external and a motor housing 7 more interior. Another part of the air is sucked into a primary stream 13 (stream 71 from upstream to downstream, FIGS. 5 and 11) by the low-pressure compressor 5a and directed towards the stages of the turbine 6 via other components of the engine. The stiffening arms 10 also connect the external annular casing 2 and the motor casing 7.
Chaque compresseur, tel le compresseur basse pression 5a sur la figure 1 , comprend une partie tournante, ou rotative, et une partie fixe solidarisée à un carter du moteur 7. Plus particulièrement, le compresseur comprend une alternance d'aubes 8 appartenant à des roues de rotor, couplées à l'arbre 4, et donc rotatives, et de redresseurs 9 (ou stators) couplés à la partie fixe du compresseur afin de redresser l'air. Each compressor, such as the low-pressure compressor 5a in FIG. 1, comprises a rotating or rotating part and a fixed part secured to a housing of the engine 7. More particularly, the compressor comprises an alternation of blades 8 belonging to wheels rotor, coupled to the shaft 4, and thus rotating, and rectifiers 9 (or stators) coupled to the fixed part of the compressor to straighten the air.
La « paroi circonférentielle » précitée pouvant en particulier être prévue sur une turbine basse-pression, la figure 2 schématise un exemple d'une telle turbine qui comprend axialement plusieurs rangs d'aubes mobiles 18, 20, 22 (aubes 8) et d'aubes fixes 24, 26 (redresseurs 9), alternativement. The aforementioned "circumferential wall" may in particular be provided on a low-pressure turbine, FIG. 2 shows an example of such a turbine which comprises axially several rows of blades 18, 20, 22 (blades 8) and vanes 24, 26 (rectifiers 9), alternatively.
Les aubes fixes 24, 26 sont, à leurs extrémités radialement externes, montées par des moyens non représentés sur un carter du moteur 7 et les aubes tournantes 18, 20, 22 sont montées, par exemple par des moyens à queue d'aronde ou analogue, à leurs extrémités radialement internes sur des disques 28, 30, 32 du rotor. Chaque disque comprend une bride annulaire amont 36a et une bride annulaire aval 36b servant à la fixation des disques entre eux et sur un cône d'entraînement 34 relié à l'arbre 4 de la turbomachine, pour tourner avec lui, ainsi qu'à la fixation de flasques annulaires de retenue des pieds d'aubes sur les disques. Les pieds des aubes sont conformés pour coopérer avec des rainures axiales prévues dans les disques du rotor. Chaque aube tournante s'étend le long d'un axe perpendiculaire à l'axe X du rotor sur lequel est montée l'aube.
Deux disques, tels 28,30, axialement successifs de rotor sont solidarisés entre eux, via les brides annulaires amont et aval précitées, par des boulons 33 qui maintiennent également un anneau intermédiaire d'étanchéité 35 portant un joint inter-étage 37 et situé en périphérie extérieure de la bride amont 36a correspondante. Ce joint en soi connu peut comprendre des prolongements annulaires radiaux ou léchettes 41 coopérant avec un revêtement 46 abradable, de façon à définir un joint d'étanchéité rotor/stator. The blades 24, 26 are, at their radially external ends, mounted by means not shown on a housing of the motor 7 and the rotating vanes 18, 20, 22 are mounted, for example by dovetail means or the like at their radially inner ends on discs 28, 30, 32 of the rotor. Each disk comprises an upstream annular flange 36a and a downstream annular flange 36b for fixing the disks together and on a drive cone 34 connected to the shaft 4 of the turbomachine, to rotate with it, and to the fixing annular flanges retaining blade roots on the discs. The blade roots are shaped to cooperate with axial grooves provided in the rotor discs. Each rotating blade extends along an axis perpendicular to the axis X of the rotor on which the blade is mounted. Two discs, such as 28,30, axially successive rotor are interconnected, via the aforementioned annular upstream and downstream flanges, by bolts 33 which also maintain an intermediate sealing ring 35 carrying an inter-stage seal 37 and located in outer periphery of the corresponding upstream flange 36a. This joint known per se may include radial annular extensions or wipers 41 cooperating with an abradable coating 46, so as to define a rotor / stator seal.
Les aubes de rotor sont disposées et peuvent tourner, autour de l'axe X, entre une limite annulaire extérieure 44 et une limite annulaire intérieure 45 qui peut être essentiellement définie par des plateformes intérieures 47 dont sont pourvues les aubes rotatives et les redresseurs fixes. Figure 2, chaque revêtement 46 est fixé à la virole 43 radialement interne de la plateforme intérieure 47 correspondante. The rotor blades are arranged and rotatable about the X axis between an outer annular boundary 44 and an inner annular boundary 45 which may be substantially defined by inner platforms 47 provided with rotary vanes and stationary rectifiers. 2, each coating 46 is fixed to the radially inner shell 43 of the corresponding inner platform 47.
La figure 3 montre un exemple d'aube de rotor, telle que celle 18, qui peut appartenir à la première roue de turbine basse pression. Figure 3 shows an example of a rotor blade, such as that 18, which may belong to the first low pressure turbine wheel.
Chaque aube mobile comporte un pied d'aube 38a à son extrémité interne et la plateforme extérieure 38b vers son extrémité périphérique externe. L'aube s'étend le long d'un axe d'aube Z perpendiculaire à l'axe X du rotor sur lequel est montée ladite aube. Each vane has a blade root 38a at its inner end and the outer platform 38b towards its outer peripheral end. The blade extends along a blade axis Z perpendicular to the axis X of the rotor on which said blade is mounted.
A l'image des léchettes 41 de la figure 2, des léchettes, respectivement axialement amont et aval, 40a,40b, sont ici prévues. Like the wipers 41 of FIG. 2, wipers, respectively axially upstream and downstream, 40a, 40b, are provided here.
Toutes les léchettes 40a,40b,41 sont disposées dans des plans sensiblement perpendiculaires à l'axe de rotation X du rotor, et s'étendent de façon sensiblement annulaire. All wipers 40a, 40b, 41 are disposed in planes substantially perpendicular to the axis of rotation X of the rotor, and extend substantially annular.
Comme pour les léchettes 41 , on trouve donc ici, en rapprochant les figures 2 et 3, au moins deux léchettes 40a,40b portées par une portion extrême, ici 38b, d'une partie de rotor, et de laquelle les léchettes font ici radialement saillie extérieurement. Ces léchettes sont adaptées à coopérer avec un revêtement en matière abradable 46 fixé, a priori indirectement, avec la paroi interne d'un carter externe fixe 441 appartenant à la limite annulaire extérieure 44 précitée, pour former un joint labyrinthe, et ainsi définir un
dispositif d'étanchéité 50. Typiquement, cette fixation se fait via des secteurs d'anneau 442 accrochés circonférentiellement sur le carter externe 441 . As for the wipers 41, there is thus here, by bringing together FIGS. 2 and 3, at least two wipers 40a, 40b carried by an end portion, here 38b, of a rotor part, and of which the wipers are radially here. protruding externally. These wipers are adapted to cooperate with a coating of abradable material 46 fixed, a priori indirectly, with the inner wall of a fixed outer casing 441 belonging to the outer annular limit 44 above, to form a labyrinth seal, and thus to define a Sealing device 50. Typically, this attachment is via ring sectors 442 hung circumferentially on the outer casing 441.
Les blocs 46 de matière abradable s'étendent typiquement par secteurs angulaires, circonférentiellement, autour de l'axe X. The blocks 46 of abradable material typically extend in angular sectors, circumferentially around the X axis.
Bien que ce qui suit se réfère notamment à la figure 5, toutes les zones d'étanchéité rotor/stator mettant en jeu des abaradables, notamment entre les léchettes 41 et les revêtements 46 des viroles 43, sont concernés, dès lors: Although the following refers in particular to FIG. 5, all the rotor / stator sealing zones involving abaradables, in particular between the wipers 41 and the coatings 46 of the ferrules 43, are concerned, since:
- que le revêtement 46 présentera radialement, au moins deux surfaces axiales libres d'étanchéité, 48a,48b, respectivement axialement amont et aval, - que lesdites au moins deux léchettes, telles que 40a,40b ici, présenteront radialement des extrémités libres respectives, 50a, 50b, et - that the coating 46 will radially present at least two axial free sealing surfaces, 48a, 48b, respectively axially upstream and downstream, - that said at least two wipers, such as 40a, 40b here, radially present respective free ends, 50a, 50b, and
- que l'extrémité libre 50b de la léchette aval 40b et la surface axiale libre 48b d'étanchéité aval : the free end 50b of the downstream wiper 40b and the free axial surface 48b of downstream sealing:
-- seront situées à des positions radiales se faisant radialement face et -- seront chacune (rayons respectifs Rav2,Rav1 ; voir figure 5) plus éloignées de l'axe X que l'extrémité libre 50a de la léchette amont 40a et que la surface axiale libre d'étanchéité amont 48a, qui se feront radialement face (rayons respectifs et Ram2,Ram1 ). - will be located at radial positions being radially opposite and - each will be (respective radii Rav2, Rav1, see Figure 5) farther from the axis X than the free end 50a of the upstream wiper 40a and that the surface axial free upstream sealing 48a, which will be radially face (respective radii and Ram2, Ram1).
En effet, ceci participe à une réduction notable (5 à 15% a priori) du flux gazeux by-passé qui ne franchira alors pas la zone d'étanchéité concernée, ceci d'autant plus si, comme schématisé figures 5 et 7, on y associe au moins une léchette amont 40a qui, en direction de ladite surface axiale libre d'étanchéité amont, est inclinée vers l'amont (AM) par rapport à l'axe (X) et à une radiale à l'axe, sur une partie au moins de sa longueur en saillie. Sur la figure 7, les deux léchettes 40a,40b sont inclinées vers l'amont. Et on y constate que l'extrémité libre 50a de la léchette amont 40a est située radialement en face d'une partie axialement amont 52a de la surface axiale libre d'étanchéité amont 48a du revêtement abradable 46. Ceci doit permettre de bénéficier, sur une longueur axiale importante en extrémité du revêtement, de l'effet radial du décollement du flux gazeux créé par la paroi circonférentielle 54 prévue axialement en amont des léchettes et qui s'étend radialement
jusqu'au-delà de la surface axiale libre d'étanchéité amont 48a du revêtement 46 considéré. Puisque circonférentiel, le muret 54 peut s'étendre par secteurs angulaires autour de l'axe X. Indeed, this contributes to a significant reduction (5 to 15% a priori) of the by-passed gas flow which will not then cross the sealing zone concerned, all the more so if, as shown schematically in FIGS. 5 and 7, there is associated at least one upstream wiper 40a which, in the direction of said upstream free axial sealing surface, is inclined upstream (AM) with respect to the axis (X) and at a radial to the axis, on at least part of its protruding length. In Figure 7, the two wipers 40a, 40b are inclined upstream. And it can be seen that the free end 50a of the upstream wiper 40a is located radially facing an axially upstream portion 52a of the upstream free axial sealing surface 48a of the abradable coating 46. This should make it possible to benefit, on a long axial length at the end of the coating, the radial effect of the detachment of the gas flow created by the circumferential wall 54 provided axially upstream of the wipers and which extends radially beyond the free upstream axial sealing surface 48a of the coating 46 considered. Since circumferential, the wall 54 can extend in angular sectors around the axis X.
Globalement, un tel double obstacle, avec un abaradable étagé et des léchettes radialement décalées et inclinées au moins pour la léchette amont, prend de toute façon tout son sens. Overall, such a double obstacle, with an abaradable step and wipers radially offset and inclined at least for the upstream wiper, takes anyway its meaning.
Les figures 6 et 7 montrent le décollement, référencé 420, de ce flux gazeux créé par la paroi circonférentielle 54 en extrémité 50a de la léchette amont. Figures 6 and 7 show the separation, referenced 420, of this gas flow created by the circumferential wall 54 at the end 50a of the upstream wiper.
Par cet ajout en amont de la zone d'étanchéité d'une paroi solide a priori pleine 54 qui créée un obstacle sensiblement transversal à la circulation du gaz en amont de cette zone, on va pouvoir obtenir un important phénomène de dissipation énergétique, référencé 430,440, juste en aval des extrémités des différentes rangées de léchettes. By this addition upstream of the sealing zone of a solid wall a priori full 54 which creates a substantially transverse obstacle to the flow of gas upstream of this zone, we will be able to obtain an important phenomenon of energy dissipation, referenced 430,440 just downstream of the ends of the different rows of wipers.
Et c'est la circulation provoquée entre les deux léchettes 40a,40b par la paroi 54 qui va créer les conditions favorables au décollement 410 en extrémité de la léchette aval . L'exemple de la figure 7 permet de le noter. And it is the circulation caused between the two wipers 40a, 40b by the wall 54 which will create the conditions favorable to the separation 410 at the end of the downstream wiper. The example of Figure 7 makes it possible to note it.
Figures 2 et 5, on remarquera la saillie définie par ce muret ou paroi 54 par rapport aux surfaces libres (sensiblement) axiales, ici 47a et 48a, qui limitent radialement l'inter-espace 70 de circulation du flux gazeux. Le muret ou paroi 54 est ainsi formé dans l'inter-espace 70 gazeux adjacent à la veine primaire 13 et situé radialement entre l'abradable 46 et le sommet de l'aube 18 concernée, Comme on l'aura noté, les surfaces libres 47a et 48a appartiennent à la limite annulaire extérieure 44, les surfaces libres 47a, 48a sont situées axialement respectivement de part et d'autre dudit muret 54. Figures 2 and 5, we will notice the projection defined by the wall or wall 54 relative to the free surfaces (substantially) axial, here 47a and 48a, which radially limit the interspace 70 of circulation of the gas stream. The wall or wall 54 is thus formed in the interspace 70 gas adjacent the primary vein 13 and located radially between the abradable 46 and the top of the blade 18 concerned, As will be noted, the free surfaces 47a and 48a belong to the outer annular limit 44, the free surfaces 47a, 48a are located axially respectively on either side of said wall 54.
On pourra aussi constater qu'outre la surface libre (sensiblement) axiale amont 47a, celui des secteurs d'anneau 442 qui est situé axialement (axe X) juste en amont du muret 54 considéré présente une surface libre (sensiblement) axiale aval 47b. Les surfaces libres 47a et 47b s'étendent respectivement, de façon adjacente, en amont et en aval du muret 54 ; et ce muret 54 (au moins sa surface (sensiblement) axiale libre 541 ) est radialement
(axe Z) en saillie vis-à-vis de la surface libre (sensiblement) axiale amont 47a et de la surface libre (sensiblement) axiale aval 47b du secteur d'anneau 442 considéré. It may also be noted that, in addition to the free (substantially) upstream axial free surface 47a, that of the ring sectors 442 which is located axially (X axis) just upstream of the wall 54 considered has a free (substantially) axial downstream surface 47b. The free surfaces 47a and 47b respectively extend adjacently upstream and downstream of the wall 54; and this wall 54 (at least its surface (substantially) free axial 541) is radially (Z axis) protruding vis-à-vis the free surface (substantially) axial upstream 47a and the free surface (substantially) downstream axial 47b ring sector 442 considered.
Comme le schématise par ailleurs la figure 4, chaque paroi 54 peut, à l'image de la partie de stator qui la comprend, s'étendre dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation X et ce annulairement, par tronçons angulaires. As schematized in addition to Figure 4, each wall 54 may, in the image of the portion of the stator that comprises it, extend in a plane perpendicular to the axis of rotation X and this annularly, in angular portions.
Y compris pour préserver l'intégrité de la/chaque paroi 54 compte tenu des mouvements de pièces dues aux conditions thermiques et aérodynamiques précitées, il est conseillé que cette paroi 54 soit, axialement, située à ou vers une extrémité axialement amont 520a de la surface axiale libre d'étanchéité amont du revêtement 46, en amont de la zone 52a précitée. Including to preserve the integrity of the / each wall 54 taking into account the movements of parts due to the aforementioned thermal and aerodynamic conditions, it is recommended that this wall 54 be axially located at or towards an axially upstream end 520a of the surface. axial free upstream sealing of the coating 46, upstream of the zone 52a above.
Comme on le voit sur les figures, vis-à-vis des deux surfaces libres d'étanchéité amont 48a et aval 48b, le muret ou paroi 54 sera a priori unique, dans le sens où il est situé juste en amont, ou en extrémité amont, de la surface libre d'étanchéité amont 48a, aucun autre tel muret radialement saillant n'existant plus en aval sur le dispositif d'étanchéité 50, notamment sur l'abradable 46, et en particulier sur la surface libre d'étanchéité aval 48b. As can be seen in the figures, vis-à-vis the two upstream and downstream 48a and 48b free sealing surfaces, the wall or wall 54 will be a priori unique, in the sense that it is located just upstream, or at the end upstream of the upstream free sealing surface 48a, no other such radially projecting wall no longer exists downstream on the sealing device 50, in particular on the abradable 46, and in particular on the downstream free sealing surface 48b.
Le décollement 420 et les représentations schématiques d'énergie cinétique turbulente en 430 et 440 (voir figure 6 ou 7) permettent de bien noter que le muret 54 définit, ou forme, un perturbateur du flux dans l'inter-espace 70 et que la face amont 540a de ce muret est agencée pour être en regard de ce flux, sensiblement suivant l'axe Z donc. Dans l'exemple privilégié illustré, la face amont 540a et l'extrémité axialement amont 520a sont le prolongement radial l'une de l'autre. The detachment 420 and the schematic representations of turbulent kinetic energy at 430 and 440 (see FIG. 6 or 7) make it possible to clearly note that the wall 54 defines, or forms, a disturbance of the flux in the inter-space 70 and that the upstream face 540a of this wall is arranged to be opposite this flow, substantially along the Z axis, therefore. In the preferred example illustrated, the upstream face 540a and the axially upstream end 520a are the radial extension of one another.
Pour favoriser le phénomène de dissipation énergétique que l'on cherche à voir naître par le décollement en extrémité de léchettes amont, il est par ailleurs proposé que, radialement, la paroi 54 s'étende encore jusqu'en regard, axialement, d'une partie 400 de la (chaque) léchette amont 40a située radialement à distance de l'extrémité libre 500a de cette léchette ; voir notamment figure 5.
Sans paroi 54 circonférentielle, la direction du jet demeurerait (davantage) axiale et passerait l'extrémité de la léchette amont 40a sans phénomène de décollement prononcé. En quelque sorte à la manière d'un muret, la paroi 54 modifie la topologie de l'écoulement. Le jet gazeux a une direction plus radiale ce qui induit un décollement bien plus important au passage de cette léchette amont. La section de fuite étant fermée par le décollement, la dissipation énergétique est donc augmentée, ce qui est favorable à l'étanchéité recherchée. On pourrait ainsi constater (comme figure 7) que l'énergie cinétique turbulente est maximale au voisinage d'une léchette aval, donc plus importante qu'à l'endroit d'une léchette amont. To promote the phenomenon of energy dissipation that is sought to be born by the detachment at the end of the wipers upstream, it is furthermore proposed that, radially, the wall 54 still extends axially part 400 of the (each) upstream wiper 40a located radially at a distance from the free end 500a of this wiper; see in particular figure 5. Without a circumferential wall 54, the direction of the jet would remain (more) axial and pass the end of the upstream wiper 40a without pronounced detachment phenomenon. In a certain way in the manner of a wall, the wall 54 modifies the topology of the flow. The gaseous jet has a more radial direction which induces a much greater detachment at the passage of this upstream wiper. The leakage section being closed by the detachment, the energy dissipation is increased, which is favorable to the desired sealing. It could thus be seen (as in Figure 7) that the turbulent kinetic energy is maximum in the vicinity of a downstream wiper, therefore greater than at the location of an upstream wiper.
Eventuellement en combinaison avec la caractéristique qui précède, il est par ailleurs conseillé, notamment pour favoriser un positionnement optimisé : Possibly in combination with the above feature, it is also recommended, in particular to promote optimized positioning:
- que, depuis la surface axiale libre d'étanchéité amont 48a du revêtement 46, la paroi circonférentielle 54 s'étende sur une distance radiale D1 supérieure ou égale à 1 .5mm, ou that from the free upstream axial sealing surface 48a of the coating 46, the circumferential wall 54 extends over a radial distance D1 greater than or equal to 1 .5mm, or
- que, depuis cette même surface axiale libre d'étanchéité amont 48a dudit revêtement, ladite paroi circonférentielle 54 s'étende radialement sur une distance radiale D1 comprise entre 1 .25mm et 5mm, de préférence. - That, from this same upstream free axial sealing surface 48a of said coating, said circumferential wall 54 extends radially over a radial distance D1 of between 1 .25 mm and 5 mm, preferably.
Figure 10, on constate d'ailleurs que sur une réalisation comme celle de la figure 5 testée avec une paroi radiale 62 de liaison entre deux surfaces axiales libres d'étanchéité, respectivement axialement amont 48a et aval 48b, haute de 5mm (étagement 1 ), la courbe d'évolution du rapport en % du delta de débit d'air circulant dans l'inter-espace, en zone 70, entre l'abradable 46 et le sommet de l'aube 18 concernée, en fonction de la hauteur D1 marque un palier à 1 .5mm. L'efficacité est plus marquée au-delà de cette valeur. Au-delà de 5mm, aucun gain supplémentaire n'est démontré, et des problèmes d'intégration du rotor dans la turbine se posent. A noter qu'à un peu moins de 4% d'écart, une valeur D1 =1 .25mm est acceptable, l'efficacité étant déjà sensible.
A noter aussi que les rapports suivants concourent à de telles performances, de préférence en combinaison (voir figures 5 et 12 pour identification des distances concernées) : FIG. 10, moreover, it can be seen that on an embodiment such as that of FIG. 5 tested with a radial wall 62 for connection between two axial free sealing surfaces, respectively axially upstream 48 a and downstream 48 b, 5 mm high (staggering 1). , the curve of evolution of the ratio in% of the airflow delta flowing in the inter-space, in zone 70, between the abradable 46 and the vertex of the blade 18 concerned, as a function of the height D1 marks a bearing at 1 .5mm. The efficiency is more marked beyond this value. Beyond 5mm, no additional gain is demonstrated, and problems of integration of the rotor in the turbine arise. Note that a little less than 4% difference, a value D1 = 1 .25mm is acceptable, the efficiency is already sensitive. It should also be noted that the following reports contribute to such performances, preferably in combination (see FIGS. 5 and 12 for identification of the distances concerned):
1 < D1 /D2 < 1 ,5, et/ou 1 <D1 / D2 <1, 5, and / or
1 < L2/L1 < 4, et/ou 1 <L2 / L1 <4, and / or
1 < L3/L1 < 3. 1 <L3 / L1 <3.
Ces rapports favorisent la perturbation du flux, comme on le voit avec la présence des deux zones principales de haute énergie 430,440. These ratios favor the disturbance of the flow, as seen with the presence of the two main high energy zones 430,440.
Pour confirmation : For confirmation :
- D1 qui est la saillie du muret 54, ou la distance radiale entre la surface axiale libre d'étanchéité amont 48a du revêtement abradable 46 et l'extrémité libre du muret 54, D1 which is the projection of the wall 54, or the radial distance between the upstream free axial sealing surface 48a of the abradable coating 46 and the free end of the wall 54,
-- D2 qui est la distance radiale entre l'extrémité libre du muret 54 et une face radialement externe 560a du becquet 56 situé dans sa continuité radiale, - L1 qui est l'épaisseur axiale de la (chaque) léchette amont 40a, en extrémité radiale libre de celle-ci, - D2 which is the radial distance between the free end of the wall 54 and a radially outer face 560a of the spoiler 56 situated in its radial continuity, - L1 which is the axial thickness of the (each) upstream wiper 40a, end radial free of it,
- L2 qui est la distance axiale entre une face aval 540b du muret 54 et, située dans sa continuité axiale, une face amont 401 a de la léchette amont 40a, en extrémité radiale libre de celle-ci, et L 2 which is the axial distance between a downstream face 540b of the wall 54 and, situated in its axial continuity, an upstream face 401a of the upstream wiper 40a, at the free radial end thereof, and
- L3 qui est la distance axiale entre la paroi de liaison radiale 62 et, située dans sa continuité axiale, une face aval 403a de la léchette amont 40a, en extrémité radiale libre de celle-ci. - L3 which is the axial distance between the radial connecting wall 62 and, located in its axial continuity, a downstream face 403a of the upstream wiper 40a, radially free end thereof.
Ces rapports ont été confirmés comme participant à la dissipation énergétique supplémentaire précitée, un peu supérieure à 10%. These reports were confirmed as contributing to the aforementioned additional energy dissipation, a little over 10%.
Pour des considérations comparables à ce qui précède, il est aussi proposé, pour une application en sommet d'aubes rotatives, donc de rotor: For considerations comparable to the above, it is also proposed, for an application at the top of rotating blades, and therefore of rotor:
- que la plateforme 38b soit pourvue en extrémité amont d'un becquet 56 orienté vers l'amont, et the platform 38b is provided at the upstream end with a spoiler 56 facing upstream, and
- que, radialement, ladite paroi circonférentielle 54 s'étende en face, mais à distance, du becquet. - That, radially, said circumferential wall 54 extends opposite, but at a distance, the spoiler.
Une telle distance D2 de plus de 20mm est conseillée.
Pour par ailleurs faciliter une fabrication en série, le montage et la maintenance de la paroi circonférentielle 54, il est par ailleurs conseillé :Such a distance D2 of more than 20mm is recommended. In addition, to facilitate mass production, assembly and maintenance of the circumferential wall 54, it is furthermore advisable to:
- que cette paroi 54 soit définie par une dénivellation 58 formée sur le revêtement 46 considéré, en saillie radiale par rapport à la surface axiale libre d'étanchéité amont 48a, et this wall 54 is defined by a slope 58 formed on the coating 46 considered, projecting radially from the upstream free upstream axial sealing surface 48a, and
- que cette paroi 54 soit monobloc avec ledit revêtement 46, comme illustré. that this wall 54 is integral with said coating 46, as illustrated.
Chaque revêtement d'étanchéité abradable pourra en particulier être formé en nid d'abeilles, avec des alvéoles 60 individuellement à contour fermé ; voir figure 8 où sont repérés l'axe X et l'axe Y, transversal aux axes X et Z. Les alvéoles, typiquement polygonales, seront reliées entre elles pour former un bloc dont une partie est illustrée figure 8, dans un mode de réalisation. Les alvéoles 60, ouvertes radialement, présentent individuellement une dimension axiale L4 (longueur), et la paroi circonférentielle 54 présente axialement une épaisseur E1 supérieure à ladite dimension axiale L4 des alvéoles (de chaque maille) situées sur une même circonférence C1 , transversalement audit axe X ; voir figures 8,9. In particular, each abradable sealing coating may be formed of honeycomb, with cavities 60 individually with a closed contour; see Figure 8 where are identified the X axis and the Y axis, transverse to the X and Z axes. The cells, typically polygonal, will be interconnected to form a block, a portion of which is illustrated in Figure 8, in one embodiment. . The cavities 60, radially open, individually have an axial dimension L4 (length), and the circumferential wall 54 axially has a thickness E1 greater than said axial dimension L4 of the cells (of each mesh) located on the same circumference C1, transversely to said axis. X; see Figures 8.9.
Si tel est le cas, on pourra allier tenue mécanique et fiabilité à une facilité de montage et de maintenance. If this is the case, we can combine mechanical strength and reliability with ease of assembly and maintenance.
Les parois de liaison inclinées, de biais (comme dans US2009067997 / parois 1 12), imposant notamment des contraintes d'usinage, il est par ailleurs proposé que lesdites au moins deux surfaces axiales libres d'étanchéité, respectivement axialement amont 48a et aval 48b, présentent entre elles une paroi de liaison radiale 62 (sensiblement perpendiculaire à l'axe X dans l'exemple). L'exemple de la figure 7 permet d'ailleurs de noter que le champ d'énergie cinétique turbulente (ou de pression) au passage d'une zone d'étanchéité rotor/stator conçue avec les caractéristiques précitées présente deux zones principales de haute énergie 430,440, immédiatement en aval des léchettes 40a,40b, et sont quasi au contact des surfaces respectives 48a,48b. Par contre ce champ d'énergie/de pression est plus faible dans l'environnement immédiat de la marche droite 62 (zone 450). Le niveau d'énergie cinétique turbulente est représentatif des pertes de charges, et
caractérise donc l'efficacité de l'étanchéité. L'énergie cinétique turbulente, déjà élevée en 430, est ici maximale en 440, au voisinage de la seconde léchette. The inclined connecting walls, obliquely (as in US2009067997 / walls 1 12), imposing particular machining constraints, it is furthermore proposed that said at least two axial free sealing surfaces, respectively axially upstream 48a and downstream 48b , have between them a radial connecting wall 62 (substantially perpendicular to the X axis in the example). The example of FIG. 7 makes it possible to note that the turbulent kinetic energy field (or pressure field) at the passage of a rotor / stator sealing zone designed with the aforementioned characteristics has two main high energy zones. 430,440, immediately downstream of the wipers 40a, 40b, and are almost in contact with the respective surfaces 48a, 48b. On the other hand, this energy / pressure field is weaker in the immediate environment of the right-hand walk 62 (zone 450). The level of turbulent kinetic energy is representative of the losses of charges, and therefore characterizes the effectiveness of the seal. The turbulent kinetic energy, already high at 430, is here maximum at 440, in the vicinity of the second wiper.
Tout ceci est favorable à une limitation du débit de gaz by-passé. All this is favorable to a limitation of the bypassed gas flow.
En liaison avec la paroi circonférentielle 54, la dissipation énergétique supplémentaire a été estimée - par calcul - un peu supérieure à 10% vis-à- vis d'une solution sans paroi circonférentielle et sans étagement ni des surfaces libres du revêtement ni des léchettes amont et aval, sachant que ce gain peut être obtenu sur chaque étage de coopération rotor/stator considérée, comme ici de turbine. In connection with the circumferential wall 54, the additional energy dissipation has been estimated - by calculation - to be slightly greater than 10% with respect to a solution without a circumferential wall and without staggering or free surfaces of the coating or upstream wipers. and downstream, knowing that this gain can be obtained on each rotor / stator cooperation stage considered, as here turbine.
Technologiquement, plusieurs solutions peuvent-être envisagées pour constituer le muret 54 en amont de la zone d'étanchéité considérée. Technologically, several solutions can be envisaged to constitute the wall 54 upstream of the sealing zone considered.
Une solution pertinente, simple à mettre en œuvre et efficace est de provisionner des plaquettes brut d'abradable 46 assez hautes ; direction Z figure 9 où les échelles X/Z ne sont pas respectées. On a alors recours à plusieurs usinages afin de créer le muret/paroi 54 et les deux surfaces étagées 48a,48b, ici avec la marche 62, intermédiaire entre elles, radiale. Axialement au moins aussi épaisse (E1 ) qu'une alvéole 60 (L4) afin notamment de s'assurer de la continuité dudit muret (et l'étanchéité de cette paroi 54), la paroi circonférentielle 54 est elle-même perpendiculaire aux surfaces 48a,48b. A relevant solution that is simple to implement and effective is to provision crude platelets of abradable 46 that are quite high; direction Z figure 9 where the X / Z scales are not respected. Several machining is then used to create the wall / wall 54 and the two stepped surfaces 48a, 48b, here with the step 62, intermediate between them, radial. Axially at least as thick (E1) as a cell 60 (L4) in particular to ensure the continuity of said wall (and the sealing of this wall 54), the circumferential wall 54 is itself perpendicular to the surfaces 48a , 48b.
Sur la figure 1 1 est représenté un montage, qui peut être plus opérationnel, de revêtement abradable. Dans cette solution, chacun des blocs circonférentiels de revêtement abradable 46 est fixé (par exemple soudé ou brasé) de façon radialement extérieure sur un des secteurs d'anneau 442. Chacun de ces secteurs d'anneau est accroché circonférentiellement sur le carter externe 441 . Chaque secteur d'anneau 442 peut être pour cela pourvu fixement (par exemple soudés à lui) et de façon radialement extérieure: In Figure 1 1 shows a mounting, which may be more operational, abradable coating. In this solution, each of the circumferential blocks of abradable coating 46 is fixed (for example welded or brazed) radially outwardly on one of the ring sectors 442. Each of these ring sectors is hung circumferentially on the outer casing 441. Each ring sector 442 can be fixed for this purpose (for example welded to it) and radially outer:
- vers l'extrémité aval, d'au moins un organe 66 de maintien aval en crochet (ou en C), ouvert(s) vers l'amont et (chacun) engagé circonférentiellement avec un rail 68 circonférentiel aval, saillant vers l'aval, du carter externe 441 (ou fixé à lui), et,
- vers l'extrémité amont, d'au moins un organe 72 de maintien amont en crochet (ou en C), ouvert(s) vers l'amont et (chacun) engagé circonférentiellement avec un rail 74 circonférentiel amont, saillant vers l'aval, du carter externe 441 (ou fixé à lui). - To the downstream end, at least one downstream hook holding member 66 (or C), open (s) upstream and (each) engaged circumferentially with a downstream circumferential rail 68, protruding towards the downstream of the outer casing 441 (or attached to it), and towards the upstream end, at least one upstream hook (or C) holding member 72, open (s) upstream and (each) engaged circumferentially with an upstream circumferential rail 74, projecting towards the downstream of the outer casing 441 (or attached to it).
Dans ce cas, c'est la surface (sensiblement) axiale libre 72a de l'(de chaque) organe 72 amont de maintien qui va définir ladite surface axiale libre amont du secteur d'anneau (référencée 47a dans le mode de réalisation des figures 2 et 5). In this case, it is the (substantially) free axial surface 72a of the (each) upstream holding member 72 which will define said free axial upstream surface of the ring sector (referenced 47a in the embodiment of the figures 2 and 5).
Comme précédemment, cette surface axiale libre amont 72a du secteur d'anneau 442 est axialement (axe X) immédiatement adjacente au muret 54 qui est en saillie radiale par rapport à elle. Ainsi, le flux gazeux vers l'aval circulant dans l'inter-espace 70 lèche la surface (sensiblement) axiale libre 72a puis bute contre le muret 54 transversal qui est donc (sensiblement) suivant l'axe X contigu à la surface 72a. As before, this upstream free axial surface 72a of the ring sector 442 is axially (X axis) immediately adjacent to the wall 54 which projects radially from it. Thus, the downstream gas flow flowing in the inter-space 70 licks the (substantially) free axial surface 72a and then abuts against the transverse wall 54 which is (substantially) along the X axis contiguous to the surface 72a.
Dans une autre alternative, comme illustré sur la figure 12, les surfaces axiales libres de part et d'autre du muret. Dans ce cas, les surfaces (sensiblement) axiales libres amont et aval contiguës au muret 54 sont chacune formées par l'élément abradable du secteur d'anneau 442 de roue mobile concerné. Ainsi, l'(chaque)élément abradable 46 intègre-t-il, outre le muret 54 et la surface axiale libre amont 48a, une autre surface (sensiblement) axiale libre 48c situées en amont du muret 54. Pour assurer son effet, le muret 54 est radialement saillant vers l'intérieur par rapport aux dites surfaces (sensiblement) axiales libres 48c et 48a qui lui sont contiguës, respectivement en amont et en aval. In another alternative, as illustrated in Figure 12, the free axial surfaces on either side of the wall. In this case, the upstream and downstream free (substantially) axial surfaces contiguous to the wall 54 are each formed by the abradable element of the relevant mobile wheel ring sector 442. Thus, the (each) abradable element 46 integrates, besides the wall 54 and the upstream free axial surface 48a, another (substantially) free axial surface 48c located upstream of the wall 54. To ensure its effect, the wall 54 is radially projecting inward with respect to said (substantially) free axial surfaces 48c and 48a which are contiguous thereto, respectively upstream and downstream.
A partir de ce qui précède et l'appui des illustrations, on aura compris que, pour créer, en extrémité libre de la léchette amont 40a, un décollement du gaz en circulation, le muret 54, défini par une dénivellation sur ledit revêtement 46, formera donc: From the foregoing and the support of the illustrations, it will be understood that, to create, at the free end of the upstream wiper 40a, a separation of the circulating gas, the wall 54, defined by a difference in level with said coating 46, will therefore form:
- une saillie radiale par rapport à une surface axiale libre amont (47a,48a,48c,72a ci-avant) du dispositif d'étanchéité 50 qui lui est contiguë ou adjacente, axialement,
- en particulier une saillie radiale par rapport à une surface axiale libre amont (47a,48c,72a ci-avant) du dispositif d'étanchéité 50 qui lui est contiguë ou adjacente, axialement, en amont de lui ; voir distance D3 figures 5,1 1 ,12.
a radial projection with respect to an upstream free axial surface (47a, 48a, 48c, 72a above) of the sealing device 50 which is contiguous or adjacent thereto, axially, - In particular a radial projection relative to an upstream free axial surface (47a, 48c, 72a above) of the sealing device 50 which is contiguous or adjacent to it, axially upstream of it; see distance D3 Figures 5.1 1, 12.