EP3717749A1 - Ensemble pour turbomachine axiale, turbomachine axiale, procédé d'assemblage et joint d'étanchéité associés - Google Patents

Ensemble pour turbomachine axiale, turbomachine axiale, procédé d'assemblage et joint d'étanchéité associés

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EP3717749A1
EP3717749A1 EP18762286.5A EP18762286A EP3717749A1 EP 3717749 A1 EP3717749 A1 EP 3717749A1 EP 18762286 A EP18762286 A EP 18762286A EP 3717749 A1 EP3717749 A1 EP 3717749A1
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EP
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seal
platform
assembly
housing
blade
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Alain Derclaye
Sébastien VACCA
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Safran Aero Boosters SA
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Definitions

  • AXIAL TURBOMACHINE ASSEMBLY, AXIAL TURBOMACHINE, ASSEMBLY METHOD AND JOINT SEAL THEREFOR
  • the invention relates to an axial turbomachine assembly. More specifically, the invention relates to a turbomachine casing and a blade provided with a platform at one of its radial ends. The invention also relates to a turbomachine with such an assembly.
  • EP 2 930 308 A1 discloses a turbomachine compressor in which the housing wall is made of composite material and has, on its inner surface, flat facets to ensure the fixing of the stator vanes.
  • the blades are provided with platforms arranged at the outer radial end of each blade, each of the platforms coming into contact with a facet. This makes it possible to reduce the stress concentrations between the casing wall and the blades.
  • a layer of abradable material is provided on the inner face of the housing wall. This abradable layer is arranged at the junction of the platforms and ensures the continuity of the airflow guiding surface.
  • this provision is insufficient to seal the flow, and in particular air leakage may occur under certain conditions of pressure and temperature, between the platforms and the housing wall. This mainly impacts the performance of the turbomachine and can affect the durability of the mechanical strength of the blade attachment.
  • the invention aims to solve at least one of the problems posed by the prior art. More specifically, the invention aims to to increase the efficiency of the turbomachine and to ensure the reliability of the attachment of the blades to the housing.
  • the invention relates to an assembly for an axial turbomachine, in particular an aircraft turbojet engine, the assembly comprising: an annular casing with an internal surface; an annular row of stator vanes with at least one stator blade comprising a blade extending radially from a fixing platform, said attachment platform being fixed to the housing and having a polygonal contour; remarkable in that it further comprises a seal comprising a frame whose contour matches the polygonal contour of the attachment platform, said frame being in radial contact with the fixing platform and the housing to ensure a seal.
  • the blade and the platform of the blade can be monobloc.
  • the housing may be at least partially made of organic matrix composite material.
  • the frame defines a sealed manner a pocket radially between the fixing platform and the housing, said pocket extending in particular on the majority of the attachment platform.
  • the frame is formed of bars along the sides of the platform.
  • the frame of the seal has a generally parallel and preferably rectangular outer shape.
  • the shape can be trapezoidal, oval, round, etc.
  • the general external shape of the seal corresponds to the shape of the platform, seen in section in a plane normal to the radial orientation of the blade.
  • the platform has a fixing pin which passes through an orifice of the housing, and in that the fixing axis passes through the seal.
  • a portion of the seal is toric or cylindrical, and surrounds the attachment axis.
  • the toric portion may be oval, elliptical or circular.
  • segments connect the toric or cylindrical portion to the frame.
  • the segments comprise two circumferential segments oriented in the circumferential direction of the turbomachine and at least one axial segment oriented in the axial direction of the turbomachine.
  • the circumferential segments comprise a larger section than the axial segment, the circumferential segments having an axial dimension greater than the circumferential dimension of the axial segment.
  • the thickness of the segments in the radial direction may be identical.
  • the axial dimension of the circumferential segments and / or the circumferential dimension of the axial segments may be greater than the thickness of the segments.
  • the toric or cylindrical portion is enclosed in the upstream half of the seal.
  • the seal comprises a downstream reinforcement tongue, preferably extending mainly in the circumferential direction of the turbomachine.
  • the seal is at least partially made of foam, polymer and / or elastomer.
  • the attachment platform is a platform of a first blade, the seal being in contact with an identical seal associated with a platform of a second blade, adjacent to the first platform .
  • the joints may each have two sides oriented along the axis of the turbomachine, each side being in contact with one side of the joint of the adjacent platform.
  • the seal is interposed between the housing and several adjacent blade platforms, said seal conforming to the polygonal contours of each of said plurality of platforms adjacent blades.
  • several adjacent pairs of platforms and facets may share the same joint.
  • the casing comprises an inner surface with an annular array of facets receiving the stator vanes, the outer radial surface of the platform being inclined with respect to the associated facet and / or the thickness radial of the joint is larger downstream than upstream. Because of the non-direct contact between the two respective surfaces of the platform and the facet, they may not be parallel because they are not in contact with one another. Thus, it is possible but not essential, that the seal has a greater thickness downstream than upstream, that is to say where the pressure of the air flow is the largest.
  • a layer of abradable material is provided on the inner face of the housing, in particular upstream and / or downstream of the facets, and axially distance from the platforms and / or the seal.
  • the invention also relates to an axial turbomachine with a low-pressure compressor, remarkable in that the compressor comprises an assembly according to one of the embodiments described above and in that the housing is at least partially made of organic matrix composite material in contact with the seal.
  • the invention also relates to a method of assembling a turbomachine assembly, remarkable in that the assembly is one of the embodiments described above and that the method comprises a step (A) the establishment of the seal between the casing and the blade platform, and a step (b) of fixing the blade to the casing during which seal is compressed radially between the platform of the blade and the casing.
  • the seal is more compressed downstream than upstream.
  • the fixing step (b) comprises tightening a nut on the fastening axis so as to generate the compression of the seal.
  • the invention also relates to a seal for an axial turbomachine stator vane mounting platform, in particular an aircraft turbojet engine, said attachment platform having a polygonal contour, the seal comprising: a frame whose contour is adapted to fit the polygonal contour of the attachment platform, and thermoformed pads.
  • the pads are molding inserts of the seal.
  • the studs comprise holes, preferably open, capable of cooperating with pins provided on the platform.
  • the invention also relates to a seal for an axial turbomachine stator vane mounting platform, in particular an aircraft turbojet engine, said attachment platform having a polygonal contour, the seal comprising: a frame whose contour is adapted to conform to the polygonal contour of the attachment platform, and an adhesive element at least on part of the frame.
  • the adhesive element is an adhesive layer provided on the part of the frame adapted to come into contact with the platform.
  • the adhesive element is covered with a cover.
  • the assembly method is remarkable in that the seal is according to one of the embodiments described above, the step (a) of implementation. placing the seal between the casing and the blade platform comprising a substep of pre-assembly of the seal to the platform.
  • the pre-assembly sub-step comprises fixing the studs to pawns provided on the platform.
  • the pre-assembly sub-step comprises the removal of the cap and the attachment by adhesion of the seal to the platform via the adhesive element.
  • the blade platforms comprise sides of polygons in contact with each other.
  • the polygonal contour of the platform encircles the outline of the frame.
  • the frame forms a continuous loop, and / or the contour is closed.
  • the seal including the frame, forms a closed and sealed loop which is inscribed in the polygonal contour of the attachment platform.
  • the loop is in radial contact with the platform and the housing over its entire circumference.
  • the invention also relates to an assembly for a turbomachine, the assembly comprising an outer casing and a stator blade including an annular row of identical stator blades, at least one stator blade comprising a fixing platform fixed against the surface internal of the housing, and a blade extending radially from the platform; remarkable in that it further comprises a seal forming an outer rim of the platform, and / or a seal forming a bead along the contour of the platform; said seal being in contact with the platform and the housing.
  • the invention relates to an axial turbomachine assembly, in particular an aircraft turbojet engine, the assembly comprising: a casing comprising a tubular wall having flat facets on its inner surface, each facet comprising less than one orifice; at least one annular row of stator vanes each comprising a blade extending substantially radially and a fixing platform at the end external radial of the blade; each blade attachment platform comprises a fastening pin passing through an associated facet, all being remarkable in that a seal traversed by the fastening pin is provided on the platform.
  • the invention relates to an axial turbomachine assembly, in particular an aircraft turbojet engine, the assembly comprising: a blade provided with a blade and a platform for attaching to a ferrule or a housing, the blade having a leading edge, a trailing edge and a camber line connecting the leading edge to the trailing edge; the assembly being remarkable in that it comprises a seal adapted to come into contact with a surface of the platform and a surface of said shell or said housing, the seal having a thickness which varies in the direction of the camber line.
  • the presence of the seal allows a simpler and more flexible design: the abradable layer which must be contiguous to the platform in known systems can be positioned remotely because it is no longer essential to the sealing function . Also, the accuracy of machining and positioning of the surfaces of veneers and blade platforms is no longer as important because the manufacturing tolerances can be enlarged through the presence of the seal.
  • FIG. 1 represents an axial turbomachine according to the invention
  • Figure 2 is a diagram of a turbomachine compressor
  • Figure 3 outlines an axial view of the casing of the turbomachine compressor according to the invention.
  • Figure 4 illustrates a stator blade with a platform in contact with a facet of the housing
  • Figure 5 shows a top view of the blade
  • Figure 6 shows a housing wall portion on which is fixed a blade
  • Figure 7 shows a top view of an embodiment of a seal
  • FIG. 8 represents an isometric view of a joint according to a second embodiment
  • Figure 9 shows a third embodiment of the seal
  • FIG. 10 represents an isometric view of the seal of FIG. 9;
  • Figure 11 shows a fourth embodiment of the seal
  • Figure 12 shows a fifth embodiment of the seal
  • Figure 13 shows a sixth embodiment of the seal.
  • inside and outside refer to a positioning relative to the axis of rotation of an axial turbomachine.
  • the axial direction is along the axis of rotation, and the radial direction is perpendicular to the axial direction.
  • the lateral direction is heard circumferentially, and may be perpendicular to the axis.
  • FIG. 1 represents a double-flow turbojet engine 2.
  • the turbojet engine 2 comprises a low-pressure compressor 4, a high-pressure compressor 6, a combustion chamber 8 and a turbine 10.
  • the mechanical power of the turbine 10 transmitted via the central shaft to the rotor 12 sets in motion the two compressors 4 and 6.
  • the compressors comprise several rows of rotor blades associated with rows of stator vanes.
  • the rotation of the rotor about its axis of rotation 14 thus makes it possible to generate a progressively compressed air flow to the combustion chamber 8.
  • FIG. 2 is a sectional view of a compressor of an axial turbomachine such as that of FIG. 1.
  • the compressor may be a low-pressure compressor 4.
  • the rotor 12 may comprise several rows of rotor blades 24.
  • the low-pressure compressor 4 comprises at least one rectifier which contains an annular row of stator vanes 26. Each rectifier is associated with the fan 16 or a row of rotor blades 24 to straighten the air flow, so as to convert the speed of the flow into pressure.
  • the compressor comprises at least one casing 28.
  • the housing 28 may have a generally circular or tubular shape. It can be an external compressor casing and can be made of composite materials, which makes it possible to reduce its mass while optimizing its rigidity.
  • the casing 28 may comprise fixing flanges 30, for example annular fixing flanges 30 for fixing the separation spout 22 and / or for fixing to an intermediate blower casing of the turbomachine.
  • the casing then provides a function of mechanical connection between the separation spout 22 and the intermediate casing 32.
  • the casing also ensures a centering function of the partition spout 22 with respect to the intermediate casing, for example by means of its annular flanges. .
  • the annular flanges 30 may be composite and include attachment holes (not shown) to allow for bolt attachment, or lockbolts. Flanges 30 may include centering surfaces, such as centering holes.
  • the housing 28 may comprise a wall 32 generally circular or arcuate, whose axial edges may be delimited by the flanges 30.
  • the wall 32 may have a profile of revolution about the axis of rotation 14.
  • the wall 32 may be of composite material, with a matrix and a reinforcement.
  • the wall 32 may have an ogival shape, with a variation of radius along the axis 14.
  • the housing may be formed of half-shells or half-casings, which are separated by an axial plane. The half-shells of the housing are connected by means of axial flanges.
  • the stator vanes 26 extend essentially radially from the wall 32, at the level of annular regions for receiving vanes. These zones may comprise fixing means such as annular grooves, or fixing holes.
  • the blades 26 can be fixed individually, or form segments of blades attached to the wall 32.
  • the wall forms a mechanical link between several blades of different rows and / or the same row of blades.
  • the stator vanes 26 each comprise a mounting platform 34, possibly provided with fixing pins 36 such as threaded rods or any other equivalent means.
  • the wall may comprise annular layers of abradable material 38 between the platforms 34 of the blades, so as to form a barrier between the primary flow 18 and the wall 32.
  • the casing 28, or at least its wall 32 may be made of a composite material.
  • the composite material can be made using a fiber reinforcement pre-impregnated and cured by autoclave, or by injection.
  • the injection may consist in impregnating a fibrous reinforcement with an optionally organic resin such as epoxy.
  • the impregnation can be according to a method of RTM (acronym for Resin Transfer Molding) type.
  • the fibrous reinforcement may be a woven preform, possibly three-dimensionally, or comprise a stack or a winding of different fibrous sheets or fibrous folds, which may extend over the wall, and on at least one or more flanges.
  • the plies may comprise carbon fibers, and / or graphite fibers, and / or glass fibers to avoid galvanic corrosion, and / or Kevlar fibers, and / or carbotitanium fibers. Thanks to the evoked materials, a turbomachine casing can measure between 3 and 5 mm thick for a diameter greater than 1 meter.
  • FIG. 3 represents a half-shell of the axial turbine casing, for example an external compressor casing, possibly low-pressure.
  • the housing is seen axially from the upstream.
  • the present teaching can be applied to any casing of the turbomachine, such as a fan casing or a turbine casing.
  • the wall 32 has a curved inner surface 40.
  • the 40 may comprise a continuous curvature along the circumference of the circular wall and / or in the axial direction.
  • the inner surface 40 may be circular around the axis of rotation 14 of the turbomachine, and possibly opposite said axis.
  • the wall 32, or at least the inner surface 40 may be annular, possibly generally tubular.
  • the curvature of the inner surface 40 may be monotonous, and possibly constant.
  • the curvature may vary axially, for example be more curved downstream.
  • the inner surface 40 may be a conical surface portion, a spheroidal surface portion, possibly spherical, or a combination of each of these surfaces.
  • the wall 32 may comprise facets 42, possibly arranged in at least one annular row along the circumference of the wall 32.
  • Each facet 42 defines a flat surface.
  • the facets 42 of a row can be regularly distributed angularly.
  • the wall 32 may comprise several annular rows of facets 42 spaced axially along the length of the wall 32. At least one or each facet 42 is flush with the inner surface 40 of the wall. By flush it can be understood that a facet is level, and / or extends, and / or touches the inner surface.
  • the facets 42 may have different shapes, possibly the facets of the same row have the same shape. Each row may have different shapes of facets.
  • the facets 42 may have disc shapes, oval shapes. The average diameters of the facets 42 may vary progressively, they may increase toward the end of the wall 32 having a minimum diameter, which in the example illustrated in Figure 2 is the direction from upstream to downstream.
  • the facets 42 of the same row may be distant from each other. They can then be separated by internal surface portions 40 which have continuous curvatures.
  • Each facet 42 of the same row may be surrounded by the inner surface 40.
  • the facets 42 of the same row may be tangent to each other, they may be in contact at the point of contact. Or, the facets of the same row can be truncated laterally. These facets can be joined according to joining lines 44.
  • each facet 42 may comprise a fixing means, such as a fixing orifice 46, which can cooperate with a blade attachment axis.
  • a fixing orifice 46 is disposed at the center of the associated facet.
  • the fixing orifices 46 may be arranged in one or more annular rows. These can be distributed axially along the wall 32.
  • At least one or each axial flange 48 may be integral with the wall 32, as at least one or each annular flange 30. Alternatively, at least one type of flange, or each flange may be attached to the wall .
  • the wall may be composite and the flanges may be metallic and fixed to the wall.
  • FIG. 4 represents a turbomachine blade, for example a stator vane 26 of a low-pressure compressor stator.
  • Dawn can also be a turbine blade.
  • the blade 26 comprises a body 50, or blade, forming a profiled surface intended to extend into the primary flow. Its shape makes it possible to modify the flow of the flow.
  • the blade extends axially from a leading edge 60 to a trailing edge 62.
  • the "lower” and “upper” faces connect the leading edge 60 to the trailing edge 62 and an average camber (noted 64 on Figure 5) is defined equidistant from these two faces.
  • the platform 34 for fixing the blade 26 to the housing wall may have a general shape of plate. It may comprise at least one or two zones of lesser thickness 52, and possibly an area of extra thickness 54. The zone of extra thickness 54 may be surrounded by a zone of lesser thickness 52, or be placed between two zones of lesser thickness 52.
  • the fixing pin 36 may extend opposite the blade 50 of the blade.
  • the or each platform 34 comprises an outer radial bearing surface 56 intended to come opposite a facet.
  • FIG. 5 represents a model of a blade platform seen from the outside radially (or seen from above with respect to the view of FIG. 4).
  • the blade blade 50 which is on the other side of the platform 34 is shown in dashed line.
  • Platform models can change from one row of blades to another.
  • the platform 34 may have a general shape of a quadrilateral such as a parallelogram, a trapezium or a rectangle.
  • the contour of the platform 34 comprises opposite lateral edges 58, possibly coming into contact with the adjacent lateral edges 58 of the other blades of the same row, and the upstream and downstream edges 59.
  • the lateral edges 58 can be bent or arched to limit their rotation when tightening their fasteners.
  • the platform 34 is made of metal, preferably titanium.
  • It can also be in organic matrix composite. It may be integral with the body of the blade 26. To respect a precise shape, its contour is machined, possibly rectified to meet strict tolerances.
  • the thickened area 54 may have a disk shape, the fixing pin 36 being optionally disposed in the center of the disk and / or the rectangle.
  • the axis can be arranged eccentrically and not in the center of the platform.
  • the center of the axis 36 may be at a distance of 20 to 50% of the axial dimension of the platform on the upstream side.
  • the axis 36 may be circumscribed in the first half or the first upstream third of the platform.
  • FIG. 6 represents a stator blade 26 fixed to the wall 32.
  • the wall 32 may have a generally constant thickness, for example at least one or each facet 42. Its outer surface 70 may be curved at each facet 42, preferably with a continuous curvature and / or monotonically axially and / or circumferentially to the right of each facet 42. Alternatively, the outer surface 70 of the wall 32 may comprise a flat 72 at the level of at least one facet 42, preferably at the level of every facet. One or each flat 72 may be parallel to the associated facet 42. A flat 72 forms a flat surface, possibly smooth. It can form a discontinuity of the curvature of the outer surface 70. The flat surface provides a flat surface for a clamping means 74 of the fixing pin 36, preferably a nut 74 on a threaded pin 36.
  • the outer radial surface 56 of the or each platform 34 faces the facet 42.
  • This surface 56 and this face 42 facing can be parallel and of substantially similar dimensions.
  • the surfaces 42, 56 can be inclined relative to each other.
  • the surface 56 of the platform may not be flat.
  • the area of extra thickness 54 comes into contact with the facet 42 and the axis 36 enters the orifice (noted 46 in FIG. 3) of the facet 42.
  • the abradable 38 can be inserted between the surfaces 42 and 56.
  • the abradable 38 may stop at the edges of the platform or be at axial distance thereof.
  • the or each facet 42 forms a discontinuity in the inner surface 40.
  • the contour of at least one or each facet 42 may form a breaking line of the curvature of the inner surface. All around each facet 42, the tangents of the inner surface may be inclined relative to the facet 42.
  • the facets 42 may form flattenings in the inner surface 40, the flattening being inwardly.
  • the wall has a continuity of matter between the facets and the inner surface, and possibly a geometric discontinuity.
  • a seal 80 of elastic material to prevent air leakage between the platform and the housing.
  • This seal encloses a pocket 68 delimited by the seal 80, the outer radial surface 56 of the platform 34 and the wall 32 of the casing.
  • the illustrated example shows a casing with facets, the casing may not be provided with facets and the surface 56 therefore comes opposite the tubular or cylindrical wall 32.
  • the seal can be made of bars. Its outer contour may correspond at least partially to the contour of the surface 56 and therefore be in the form of a polygon, in particular trapezoidal, parallelogram or rectangle. Three of the segments of the seal 82, 84, 86 forming the polygon are visible in FIG. 6. Alternatively, the seal may comprise planar portions.
  • One or both surfaces 42 and 56 may have housings for example grooves to receive one or more segments of the seal 80.
  • FIG. 7 details the seal 80 in this same embodiment.
  • the seal 80 has a frame 81 composed of upstream segments 82 upstream and downstream 84 and axial outer segments 86, 88 forming a rectangle.
  • the seal may further comprise a toric portion 90 preferably connected to the frame 81 by 90 ° segments, particularly in this example two axial segments 92, 94 and two circumferential segments 96, 98, that is to say which extend mainly along the circumference.
  • the toric portion 90 can be connected to the frame 81 by means of a cross, in particular formed by the segments.
  • the toric portion 90 is in the center of the seal 80. This can alternatively be offset on the upstream or downstream, that is to say in the direction of the segment 82 or 84 respectively.
  • the toric portion 90 can also be shifted circumferentially, that is to say towards the segment 86 or the segment 88.
  • the section of the circumferential segments 96, 98 is greater than the section of the segments 92, 94. If the segments are all of the same thickness - the thickness being their dimension in the radial direction which is perpendicular to the plane of Figure 7 -, the section of the circumferential segments 96, 98 is larger because of their dimension in the axial direction which is larger than the circumferential dimension of the segments 92, 94.
  • the thickness of the downstream segment 84 of the frame 81 may be greater than the thickness of the upstream segment 82 of the frame 81.
  • Figure 8 shows an isometric view of a seal 180 according to a second embodiment.
  • the segments of the joint 180 are incremented by 100 with respect to that of FIG. 7.
  • the O-ring portion 190 is connected to the frame 181 formed by the segments 182, 184, 186, 188 only by three segments 192, 196 and 198.
  • This example shows in particular the variation of thickness Alongside the seal 180.
  • the downstream segment 184 has in particular a greater thickness than the upstream segment 182. This allows a compression ratio of the seal 180 more important downstream when the surfaces 42 and 56 are parallel. This also allows the assembly of a seal between two surfaces 42 and 56 which are not parallel, the variable thickness of the seal "catching" the variable gap between the two surfaces 42 and 56.
  • FIG. 10 illustrates a seal 280 according to a third embodiment.
  • the segments of the gasket 280 are incremented by 100 relative to that of FIG. 8.
  • the toric portion 290 has an oval shape and the latter is not arranged in the middle of the gasket but in the upstream half.
  • the toric portion 290 is connected to the frame 281 by the circumferential segments 296, 298 and the axial segment 292.
  • FIG. 10 illustrates this strip 284 and highlights the important variation thickness between upstream and downstream.
  • the strip 284 can also be complementary to a downstream segment (such as segment 184 of the previous embodiment), the strip extending upstream or downstream of such a segment, possibly at a distance from it.
  • the frame 281 is formed by the segments 282, 286, 288 and the strip 284.
  • the joints of two adjacent platforms can come into contact with each other.
  • the outer axial segments 86, 88, 186, 188, 286, 288 of two adjacent platform joints may be parallel and come into contact with each other.
  • a platform may have one side of the contour parallel to one side of an adjacent platform and come into contact with this side.
  • two or more adjacent joints may form a single joint 380 joint multiple platforms.
  • This seal 380 comprises an upstream segment 382 and a downstream segment 384 common to several platforms.
  • O-ring portions 390 are provided to circumcise each the attachment axis of the respective platforms and inner segments are provided to connect the O-ring portions 390 to the upstream 382 and downstream 384 segments.
  • O-ring portions 390 and respective inner segments corresponds to the arrangement of the platforms.
  • certain toric portions may be positioned at different locations axially, and the size of the joint portions facing a platform may be greater or smaller.
  • the fact that the seal 380 is not symmetrical can serve as a key during assembly of the turbomachine.
  • the seal can follow the polygonal contours of each of the adjacent blade platforms.
  • the seal is formed of several frames 381 and two adjacent frames can share a segment in common.
  • Such a seal 380 may cooperate with several blades of the annular row of blades, such as two or four adjacent blades, or all blades facing a half-casing.
  • a seal may cooperate with a plurality of adjacent blades, at least one of which is attached to a half-casing and at least one other is attached to the other half-casing.
  • the joint may also be common to all the blades of a row of blades and be in the form of a crown.
  • FIGs 12 and 13 illustrate a seal 480, 580 according to the invention.
  • This may have the various elements already described in the other embodiments (toric portion, tab, a single joint common to several platforms, etc.).
  • the seal 480 has 483 thermoformed pads, made in the form of molding inserts. These pads 483 are preferably arranged at the frame 481 of the seal. Alternatively, one or more pads may be disposed at other locations of the seal 480. These pads may include a hole that can cooperate with pins provided on the platform. The pieces may be such that a tight assembly in the studs is obtained. This allows to pre-assemble the seal on the platform.
  • the pads may alternatively be provided with a thread for receiving a threaded rod of the platforms.
  • the pads are 2, 4 or 6.
  • the pads may be of identical or different dimensions, particularly when the seal is thicker downstream as shown in Figure 12. Alternatively a single pad may also be provided on the seal .
  • the adhesive element may be a glue spot or an adhesive layer 583, which may be covered with a cap 585.
  • the cap 585 is removed from the seal 580, then the seal is positioned on the platform. To this end, the cap has a portion 587 not adherent to the adhesive means to facilitate its removal.
  • the seal adheres to the platform and facilitates the mounting of the platform and its seal in the housing.
  • the seal of the various embodiments illustrated above can be made completely of elastomer, polymer or foam.
  • One or more of the segments may comprise a rigid wire (metallic or otherwise) in its core coated with elastomer, polymer or foam.

Landscapes

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Abstract

Ensemble pour turbomachine axiale, notamment de turboréacteur d'aéronef, l'ensemble comprenant : un carter annulaire avec une surface interne (40); une rangée annulaire d'aubes statoriques (26) avec au moins une aube statorique (26) comprenant une pale (50) s'étendant radialement depuis une plateforme de fixation (34), ladite plateforme de fixation (34) étant fixée au carter et présentant un contour polygonal; remarquable en ce qu'il comprend en outre un joint d'étanchéité (80) comprenant un cadre dont le contour épouse le contour polygonal de la plateforme de fixation (34), ledit cadre étant en contact radial de la plateforme de fixation (34) et du carter afin d'y assurer une étanchéité.

Description

Description
ENSEMBLE POUR TURBOMACHINE AXIALE, TURBOMACHINE AXIALE, PROCÉDÉ D'ASSEMBLAGE ET JOINT D'ÉTANCHÉITÉ ASSOCIÉS
Domaine technique
[0001] L’invention a trait à un ensemble de turbomachine axiale. Plus précisément, l’invention a trait à un carter de turbomachine et une aube munie d’une plateforme en l’une de ses extrémités radiales. L’invention a également trait à une turbomachine avec un tel ensemble.
Technique antérieure
[0002] Le document EP 2 930 308 A1 décrit un compresseur de turbomachine dans lequel la paroi du carter est en matériau composite et dispose, sur sa surface interne, de facettes planes pour assurer la fixation des aubes statoriques. A cette fin, les aubes sont pourvues de plateformes agencées à l’extrémité radiale externe de chaque aube, chacune des plateformes venant au contact d’une facette. Ceci permet de réduire les concentrations de contraintes entre la paroi du carter et les aubes. Une couche de matériau abradable est prévue sur la face interne de la paroi du carter. Cette couche d’abradable est disposée en jonction des plateformes et assure la continuité de la surface de guidage du flux d’air. Cependant, il apparaît que cette disposition est insuffisante pour assurer l’étanchéité du flux, et en particulier des fuites d’air peuvent apparaître sous certaines conditions de pression et de température, entre les plateformes et la paroi du carter. Ceci impacte principalement le rendement de la turbomachine et peut affecter la durabilité de la tenue mécanique de la fixation des aubes.
Résumé de l'invention
Problème technique
[0003] L’invention a pour objectif de résoudre au moins un des problèmes posés par l’art antérieur. Plus précisément, l’invention a pour objectif d’augmenter le rendement de la turbomachine et d’assurer la fiabilité de la fixation des aubes au carter.
Solution technique
[0004] L’invention a trait à un ensemble pour turbomachine axiale, notamment de turboréacteur d’aéronef, l’ensemble comprenant : un carter annulaire avec une surface interne ; une rangée annulaire d’aubes statoriques avec au moins une aube statorique comprenant une pale s’étendant radialement depuis une plateforme de fixation, ladite plateforme de fixation étant fixée au carter et présentant un contour polygonal ; remarquable en ce qu’il comprend en outre un joint d’étanchéité comprenant un cadre dont le contour épouse le contour polygonal de la plateforme de fixation, ledit cadre étant en contact radial de la plateforme de fixation et du carter afin d’y assurer une étanchéité.
[0005] La pale et la plateforme de l’aube peuvent être monobloc. Le carter peut être au moins partiellement réalisé en matériau composite à matrice organique.
[0006] Selon un mode avantageux de l’invention, le cadre délimite de manière étanche une poche radialement entre la plateforme de fixation et le carter, ladite poche s’étendant notamment sur la majorité de la plateforme de fixation.
[0007] Selon un mode avantageux de l’invention, le cadre est formé de barres longeant les côtés de la plateforme.
[0008] Selon un mode avantageux de l’invention, le cadre du joint a une forme extérieure générale en parallélogramme et préférentiellement rectangulaire. Alternativement, la forme peut être trapézoïdale, ovale, ronde, etc. De manière préférée, la forme extérieure générale du joint correspond à la forme de la plateforme, vue en coupe dans un plan normal à l’orientation radiale de l’aube.
[0009] Selon un mode avantageux de l’invention, la plateforme a un axe de fixation qui traverse un orifice du carter, et en ce que l’axe de fixation traverse le joint. [0010] Selon un mode avantageux de l’invention, une portion du joint est torique ou cylindrique, et entoure l’axe de fixation. La portion torique peut être ovale, elliptique ou circulaire.
[0011] Selon un mode avantageux de l’invention, des segments relient la portion torique ou cylindrique au cadre.
[0012] Selon un mode avantageux de l’invention, les segments comprennent deux segments circonférentiels orientés selon la direction circonférentielle de la turbomachine et au moins un segment axial orienté selon la direction axiale de la turbomachine.
[0013] Selon un mode avantageux de l’invention, les segments circonférentiels comprennent une section plus grande que le segment axial, les segments circonférentiels présentant une dimension axiale plus grande que la dimension circonférentielle du segment axial. L’épaisseur des segments dans le sens radial peut être identique. La dimension axiale des segments circonférentiels et/ou la dimension circonférentielle des segments axiaux peut être plus grandes que l’épaisseur des segments.
[0014] Selon un mode avantageux de l’invention, la portion torique ou cylindrique est renfermée dans la moitié amont du joint.
[0015] Selon un mode avantageux de l’invention, le joint comprend une languette de renfort aval, préférentiellement s’étendant principalement selon la direction circonférentielle de la turbomachine.
[0016] Selon un mode avantageux de l’invention, le joint est au moins partiellement réalisé en mousse, en polymère et/ou en élastomère.
[0017] Selon un mode avantageux de l’invention, la plateforme de fixation est une plateforme d’une première aube, le joint étant au contact d’un joint identique associé à une plateforme d’une deuxième aube, adjacente à la première plateforme. En particulier, lorsque les joints sont des parallélogrammes, ils peuvent avoir chacun deux côtés orientés selon l’axe de la turbomachine, chacun des côtés étant au contact d’un côté du joint de la plateforme adjacente.
[0018] Selon un mode avantageux de l’invention, le joint est interposé entre le carter et plusieurs plateformes d’aubes adjacentes, ledit joint épousant les contours polygonaux de chacune desdites plusieurs plateformes d’aubes adjacentes. Par exemple, plusieurs couples adjacents de plateformes et de facettes peuvent partager le même joint.
[0019] Selon un mode avantageux de l’invention, le carter comprend une surface interne avec une rangée annulaire de facettes recevant les aubes statoriques, la surface radiale externe de la plateforme étant inclinée par rapport à la facette associée et/ou l’épaisseur radiale du joint est plus importante en aval qu’en amont. Du fait du non contact direct entre les deux surfaces respectives de la plateforme et de la facette, elles peuvent ne pas être parallèles car elles ne sont pas en appui l’une sur l’autre. Ainsi, il est possible mais pas indispensable, que le joint ait une épaisseur plus importante en aval qu’en amont, c’est-à- dire à l’endroit où la pression du flux d’air est la plus importante.
[0020] Selon un mode avantageux de l’invention, une couche de matériau abradable est prévue sur la face interne du carter, notamment en amont et/ou en aval des facettes, et à distance axialement des plateformes et/ou du joint.
[0021] L’invention a également pour objet une turbomachine axiale avec un compresseur basse-pression, remarquable en ce que le compresseur comprend un ensemble selon l’un des modes de réalisation exposés ci- dessus et en ce que le carter est au moins partiellement réalisé en matériau composite à matrice organique en contact du joint d’étanchéité.
[0022] L’invention a également pour objet un procédé d’assemblage d’un ensemble pour turbomachine, remarquable en ce que l’ensemble est l’un des modes de réalisation exposés ci-dessus et en ce que le procédé comprend une étape (a) de mise en place du joint entre le carter et la plateforme d’aube, et une étape (b) de fixation de l’aube au carter pendant laquelle joint est comprimé radialement entre la plateforme de l’aube et le carter.
[0023] Selon un mode avantageux de l’invention, le joint est plus comprimé en aval qu’en amont. [0024] Selon un mode avantageux de l’invention, l’étape (b) de fixation comprend le serrage d’un écrou sur l’axe de fixation de manière à générer la compression du joint.
[0025] Afin de mieux maintenir le joint lors de l’assemblage, il peut être utile que celui-ci soit pourvu de moyens lui permettant d’adhérer à la plateforme avant que celle-ci ne soit assemblée au carter.
[0026] Ainsi, l’invention a également trait à un joint d’étanchéité pour une plateforme de fixation d’aube statorique de turbomachine axiale, notamment de turboréacteur d’aéronef, ladite plateforme de fixation présentant un contour polygonal, le joint comprenant : un cadre dont le contour est apte à épouser le contour polygonal de la plateforme de fixation, et des plots thermoformés.
[0027] Selon un mode avantageux de l’invention, les plots sont des inserts de moulage du joint.
[0028] Selon un mode avantageux de l’invention, les plots comprennent des trous, préférentiellement débouchants, apte à coopérer avec des pions prévus sur la plateforme.
[0029] L’invention a également trait à un joint d’étanchéité pour une plateforme de fixation d’aube statorique de turbomachine axiale, notamment de turboréacteur d’aéronef, ladite plateforme de fixation présentant un contour polygonal, le joint comprenant : un cadre dont le contour est apte à épouser le contour polygonal de la plateforme de fixation, et un élément adhésif au moins sur une partie du cadre.
[0030] Selon un mode avantageux de l’invention, l’élément adhésif est une couche adhésive prévue sur la partie du cadre apte à venir au contact de la plateforme.
[0031] Selon un mode avantageux de l’invention, l’élément adhésif est recouvert d’un opercule.
[0032] Selon un mode avantageux de l’invention, le procédé d’assemblage est remarquable en ce que le joint d’étanchéité est selon l’un des modes de réalisations exposés ci-dessus, l’étape (a) de mise en place du joint entre le carter et la plateforme d’aube comprenant une sous-étape de pré-assemblage du joint à la plateforme. [0033] Selon un mode avantageux de l’invention, la sous-étape de pré- assemblage comprend la fixation des plots à des pions prévus sur la plateforme.
[0034] Selon un mode avantageux de l’invention, la sous-étape de pré- assemblage comprend l’enlèvement de l’opercule et la fixation par adhérence du joint à la plateforme via l’élément adhésif.
[0035] Selon un mode avantageux de l’invention, les plateformes des aubes comprennent des côtés de polygones en contact les uns des autres.
[0036] Selon un mode avantageux de l’invention, le contour polygonal de la plateforme encercle le contour du cadre.
[0037] Selon un mode avantageux de l’invention, le cadre forme une boucle continue , et/ou le contour est fermé.
[0038] Selon un mode avantageux de l’invention, le joint d’étanchéité, notamment le cadre, forme une boucle fermée et étanche qui est inscrite dans le contour polygonal de la plateforme de fixation.
[0039] Selon un mode avantageux de l’invention, la boucle est en contact radial de la plateforme et du carter sur toute sa circonférence.
[0040] L’invention a également pour objet un ensemble pour turbomachine, l’ensemble comprenant un carter externe et un aube statorique notamment une rangée annulaire d’aube statoriques identiques, au moins une aube statorique comprenant une plateforme de fixation fixée contre la surface interne du carter, et une pale s’étendant radialement depuis la plateforme ; remarquable en ce qu’il comprend en outre un joint formant un rebord externe de la plateforme, et/ou un joint formant un cordon longeant le contour de la plateforme ; ledit joint étant en contact de la plateforme et du carter.
[0041] Selon un autre aspect, l’invention porte sur un ensemble de turbomachine axiale, notamment de turboréacteur d’aéronef, l’ensemble comprenant : un carter comprenant une paroi tubulaire présentant des facettes planes sur sa surface interne, chaque facette comprenant au moins un orifice ; au moins une rangée annulaire d’aubes statoriques comprenant chacune une pale s’étendant sensiblement radialement et une plateforme de fixation à l’extrémité radiale externe de la pale ; chaque plateforme de fixation d’aube comprend un axe de fixation traversant une facette associée, l’ensemble étant remarquable en ce qu’un joint d’étanchéité traversé par l’axe de fixation est pourvu sur la plateforme.
[0042] Selon un autre aspect, l’invention porte sur un ensemble de turbomachine axiale, notamment de turboréacteur d’aéronef, l’ensemble comprenant : une aube munie d’une pale et d’une plateforme de fixation à une virole ou à un carter, la pale ayant un bord d’attaque, un bord de fuite et une ligne de cambrure reliant le bord d’attaque au bord de fuite ; l’ensemble étant remarquable en ce qu’il comprend un joint d’étanchéité apte à venir au contact d’une surface de la plateforme et d’une surface de ladite virole ou dudit carter, le joint ayant une épaisseur qui varie selon la direction de la ligne de cambrure. Avantages apportés
[0043] La présence du joint permet une conception plus simple et plus flexible : la couche d’abradable qui doit être contiguë à la plateforme dans les systèmes connus peut être positionnée à distance car elle n’est plus indispensable à la fonction d’étanchéité. Aussi, la précision d’usinage et de mise en position des surfaces des facettes et des plateformes des aubes n’est plus aussi importante car les tolérances de fabrication peuvent être élargie grâce à la présence du joint.
Brève description des dessins
[0044] La figure 1 représente une turbomachine axiale selon l’invention ;
[0045] La figure 2 est un schéma d’un compresseur de turbomachine ;
[0046] La figure 3 esquisse une vue axiale du carter du compresseur de turbomachine selon l’invention ;
[0047] La figure 4 illustre une aube de stator avec une plateforme en contact d’une facette du carter ;
[0048] La figure 5 représente une vue de dessus de l’aube ;
[0049] La figure 6 représente une portion de paroi de carter sur laquelle est fixée une aube ; [0050] La figure 7 représente une vue de dessus d’un mode de réalisation d’un joint ;
[0051] La figure 8 représente une vue isométrique d’un joint selon un second mode de réalisation ;
[0052] La figure 9 représente un troisième mode de réalisation du joint ;
[0053] La figure 10 représente une vue isométrique du joint de la figure 9 ;
[0054] La figure 11 représente un quatrième mode de réalisation du joint ;
[0055] La figure 12 représente un cinquième mode de réalisation du joint ;
[0056] La figure 13 représente un sixième mode de réalisation du joint.
Description des modes de réalisation
[0057] Dans la description qui va suivre, les termes intérieur et extérieur renvoient à un positionnement par rapport à l’axe de rotation d’une turbomachine axiale. La direction axiale est selon l’axe de rotation, et la direction radiale est perpendiculaire à la direction axiale. La direction latérale est entendue selon la circonférence, et peut être perpendiculaire à l’axe.
[0058] La figure 1 représente un turboréacteur double-flux 2. Le turboréacteur 2 comprend un compresseur basse-pression 4, un compresseur haute- pression 6, une chambre de combustion 8 et une turbine 10. En fonctionnement, la puissance mécanique de la turbine 10 transmise via l’arbre central jusqu’au rotor 12 met en mouvement les deux compresseurs 4 et 6.
[0059] Les compresseurs comportent plusieurs rangées d’aubes de rotor associées à des rangées d’aubes de stators. La rotation du rotor autour de son axe de rotation 14 permet ainsi de générer un débit d’air progressivement comprimé jusqu’à la chambre de combustion 8.
[0060] Un fan 16 est couplé au rotor 12 et génère un flux d’air qui se divise en un flux primaire 18 et un flux secondaire 20. Les flux primaire 18 et secondaire 20 sont des flux annulaires, ils sont canalisés à l’aide de cloisons cylindriques, ou viroles, qui peuvent être intérieures et/ou extérieures. [0061] La figure 2 est une vue en coupe d’un compresseur d’une turbomachine axiale telle que celle de la figure 1. Le compresseur peut être un compresseur basse-pression 4. On peut y observer une partie du fan 16 ainsi que le bec de séparation 22 du flux primaire 18 et du flux secondaire 20. Le rotor 12 peut comprendre plusieurs rangées d’aubes rotoriques 24.
[0062] Le compresseur basse-pression 4 comprend au moins un redresseur qui contient une rangée annulaire d’aubes statoriques 26. Chaque redresseur est associé au fan 16 ou à une rangée d’aubes rotoriques 24 pour en redresser le flux d’air, de sorte à convertir la vitesse du flux en pression.
[0063] Le compresseur comprend au moins un carter 28. Le carter 28 peut présenter une forme généralement circulaire ou tubulaire. Il peut être un carter externe de compresseur et peut être en matériaux composites, ce qui permet de réduire sa masse tout en optimisant sa rigidité. Le carter 28 peut comprendre des brides de fixation 30, par exemple des brides annulaires de fixation 30 pour la fixation du bec de séparation 22 et/ou pour se fixer à un carter intermédiaire de soufflante de la turbomachine. Le carter assure alors une fonction de lien mécanique entre le bec de séparation 22 et le carter intercalaire 32. Le carter assure également une fonction de centrage du bec de séparation 22 par rapport au carter intermédiaire, par exemple à l’aide de ses brides annulaires. Les brides annulaires 30 peuvent être en composite et comprendre des orifices de fixation (non représentés) pour permettre une fixation par boulons, ou par lockbolts. Les brides 30 peuvent comprendre des surfaces de centrage, tels des orifices de centrage.
[0064] La carter 28 peut comprendre une paroi 32 généralement circulaire ou en arc de cercle, dont les bords axiaux peuvent être délimités par les brides 30. La paroi 32 peut présenter un profil de révolution autour de l’axe de rotation 14. La paroi 32 peut être en matériau composite, avec une matrice et un renfort. La paroi 32 peut présenter une forme d’ogive, avec une variation de rayon le long de l’axe 14. [0065] Le carter peut être formé de demi-coquilles ou de demi-carters, qui sont séparés par un plan axial. Les demi-coquilles du carter sont reliées à l’aide de brides axiales.
[0066] Les aubes statoriques 26 s’étendent essentiellement radialement depuis la paroi 32, au niveau de zones annulaires de réception d’aubes. Ces zones peuvent comprendre des moyens de fixations telles des gorges annulaires, ou des orifices de fixation. Les aubes 26 peuvent y être fixées de manière individuelle, ou former des segments d’aubes fixés à la paroi 32. La paroi forme un lien mécanique entre plusieurs aubes de différentes rangées et/ou d’une même rangée d’aubes.
[0067] Les aubes statoriques 26 comprennent chacune une plateforme 34 de fixation, éventuellement munies d’axes de fixation 36 tels des tiges filetées ou tout autre moyen équivalent. La paroi peut comprendre des couches annulaires de matériau abradable 38 entre les plateformes 34 des aubes, de sorte à former une barrière entre le flux primaire 18 et la paroi 32.
[0068] Le carter 28, ou du moins sa paroi 32, peut être réalisé en un matériau composite. Le matériau composite peut être réalisé à l’aide d’un renfort fibreux pré-imprégné et durci par autoclave, ou par injection. L’injection peut consister à imprégner un renfort fibreux d’une résine, éventuellement organique, tel de l’époxy. L’imprégnation peut être selon un procédé du type RTM (acronyme anglais pour Resin Transfer Molding).
[0069] Le renfort fibreux peut être une préforme tissée, éventuellement de manière tridimensionnelle, ou comprendre un empilement ou un enroulement de différentes feuilles fibreuses ou plis fibreux, qui peuvent s’étendre sur la paroi, et sur au moins une ou plusieurs brides. Les plis peuvent comprendre des fibres de carbone, et/ou des fibres de graphite, et/ou des fibres de verre pour éviter la corrosion galvanique, et/ou des fibres de kevlar, et/ou des fibres de carbotitanium. Grâce aux matériaux évoqués, un carter turbomachine peut mesurer entre 3 et 5 mm d’épaisseur pour un diamètre supérieur à 1 mètre.
[0070] La figure 3 représente une demi-coquille de carter de la turbine axiale, par exemple d’un carter externe de compresseur, éventuellement basse-pression. Le carter est vu axialement, depuis l’amont. Le présent enseignement peut être appliqué à tout carter de la turbomachine, tel un carter de soufflante ou un carter de turbine.
[0071] La paroi 32 présente une surface interne courbe 40. La surface interne
40 peut comprendre une courbure continue selon la circonférence de la paroi circulaire et/ou selon la direction axiale. La surface interne 40 peut être circulaire autour de l’axe de rotation 14 de la turbomachine, et éventuellement en regard dudit axe. La paroi 32, ou du moins la surface interne 40 peut être annulaire, éventuellement généralement tubulaire.
Selon la circonférence, la courbure de la surface interne 40 peut être monotone, et éventuellement constante. La courbure peut varier axialement, par exemple être plus courbée vers l’aval. La surface interne 40 peut être une portion de surface conique, une portion de surface de sphéroïde, éventuellement sphérique, ou une combinaison de chacun de ces surfaces.
[0072] La paroi 32 peut comprendre des facettes 42, éventuellement disposées en au moins une rangée annulaire selon la circonférence de la paroi 32. Chaque facette 42 définit une surface plane. Les facettes 42 d’une rangée peuvent être régulièrement réparties angulairement.
La paroi 32 peut comprendre plusieurs rangées annulaires de facettes 42 espacées axialement le long axialement de la paroi 32. Au moins une ou chaque facette 42 affleure la surface interne 40 de la paroi. Par affleurer on peut entendre qu’une facette est à niveau, et/ou prolonge, et/ou touche la surface interne.
[0073] Les facettes 42 peuvent présenter différentes formes, éventuellement les facettes d’une même rangée présentent la même forme. Chaque rangée peut présenter des formes différentes de facettes. Les facettes 42 peuvent présenter des formes de disques, des formes ovales. Les diamètres moyens des facettes 42 peuvent varier progressivement, ils peuvent augmenter en direction de l’extrémité de la paroi 32 ayant un diamètre minimal, qui dans l’exemple illustré en figure 2 est la direction d’amont vers l’aval. [0074] Les facettes 42 d’une même rangée peuvent être distantes les unes des autres. Elles peuvent être alors séparées par des portions de surface interne 40 qui présentent des courbures continues. Chaque facette 42 d’une même rangée peut être entourée par la surface interne 40. Les facettes 42 d’une même rangée peuvent être tangentes les unes aux autres, elles peuvent être en contact au niveau de points de contact. Ou encore, les facettes d’une même rangée peuvent être tronquées latéralement. Ces facettes peuvent être jointives selon des lignes de jonction 44.
[0075] Une ou chaque facette 42 peut comprendre un moyen de fixation, tel un orifice de fixation 46, qui peut coopérer avec un axe de fixation d’aube. Préférentiellement, chaque orifice de fixation 46 est disposé au centre de la facette associée. Les orifices de fixation 46 peuvent être agencés en une ou plusieurs rangée(s) annulaire(s). Celles-ci peuvent être réparties axialement le long de la paroi 32.
[0076] Au moins une ou chaque bride axiale 48 peut être venue de matière avec la paroi 32, tout comme au moins une ou chaque bride annulaire 30. Alternativement, au moins un type de bride, ou chaque bride peut être rapporté sur la paroi. Par exemple, la paroi peut être en composite et les brides peuvent être métalliques et fixées sur la paroi.
[0077] La figure 4 représente une aube de turbomachine, par exemple une aube statorique 26 de redresseur de compresseur basse pression. L’aube peut également être une aube de turbine.
[0078] L’aube 26 comprend un corps 50, ou pale, formant une surface profilée destinée à s’étendre dans le flux primaire. Sa forme permet de modifier l’écoulement du flux. La pale s’étend axialement d’un bord d’attaque 60 à un bord de fuite 62. Les faces « intrados » et « extrados » relient le bord d’attaque 60 au bord de fuite 62 et une cambrure moyenne (noté 64 sur la figure 5) est définie à équidistance de ces deux faces.
[0079] La plateforme 34 de fixation de l’aube 26 à la paroi du carter peut présenter une forme générale de plaque. Elle peut comprendre au moins une ou deux zones de moindre épaisseur 52, et éventuellement une zone en surépaisseur 54. La zone en surépaisseur 54 peut être entourée par une zone de moindre épaisseur 52, ou être disposée entre deux zones de moindre épaisseur 52. L’axe de fixation 36 peut s’étendre à l’opposé de la pale 50 de l’aube. La ou chaque plateforme 34 comprend une surface radiale externe d’appui 56 destinée à venir en regard d’une facette.
[0080] La figure 5 représente un modèle de plateforme d’aube vue depuis l’extérieur radialement (ou vu de dessus par rapport à la vue de la figure 4). La pale 50 de l’aube qui est de l’autre côté de la plateforme 34 est représentée en trait pointillés. Les modèles de plateformes peuvent changer d’une rangée d’aubes à une autre.
[0081] La plateforme 34 peut présenter une forme générale de quadrilatère tel un parallélogramme, un trapèze ou un rectangle. Le contour de la plateforme 34 comprend des bords latéraux 58 opposés, pouvant éventuellement venir en contact des bords latéraux 58 voisins des autres aubes d’une même rangée, et des bords amont et aval 59. Les bords latéraux 58 peuvent être coudés ou arqués pour limiter leur rotation lors du serrage de leurs fixations.
[0082] La plateforme 34 est réalisée en métal, préférentiellement en titane.
Elle peut également être en composite à matrice organique. Elle peut être venue de matière avec le corps de l’aube 26. Pour respecter une forme précise, son contour est usiné, éventuellement rectifié afin de respecter des tolérances strictes.
[0083] La zone en surépaisseur 54 peut présenter une forme de disque, l’axe de fixation 36 étant éventuellement disposé au centre du disque et/ou du rectangle. Alternativement, l’axe peut être disposé de manière excentrée et non au centre de la plateforme. Par exemple, le centre de l’axe 36 peut être à une distance de 20 à 50% de la dimension axiale de la plateforme du côté amont. L’axe 36 peut être circonscrit dans la première moitié ou le premier tiers amont de la plateforme.
[0084] La figure 6 représente une aube statorique 26 fixée à la paroi 32.
[0085] La paroi 32 peut présenter une épaisseur généralement constante, par exemple au niveau d’au moins une ou de chaque facette 42. Sa surface externe 70 peut être courbe au niveau de chaque facette 42, préférentiellement avec une courbure continue et/ou monotone axialement et/ou circonférentiellement au droit de chaque facette 42. Alternativement, la surface externe 70 de la paroi 32 peut comprendre un méplat 72 au niveau d’au moins une facette 42, préférentiellement au niveau de chaque facette. Un ou chaque méplat 72 peut être parallèle à la facette 42 associée. Un méplat 72 forme une surface plane, éventuellement lisse. Il peut former une discontinuité de la courbure de la surface externe 70. Le méplat offre une surface plane pour un moyen de serrage 74 de l’axe de fixation 36, préférentiellement un écrou 74 sur un axe fileté 36.
[0086] La surface radiale externe 56 de la ou chaque plateforme 34 vient en regard de la facette 42. Cette surface 56 et cette facette 42 en regard peuvent être parallèles et de dimensions sensiblement similaires. Alternativement les surfaces 42, 56 peuvent être inclinées l’une par rapport à l’autre. La surface 56 de la plateforme peut ne pas être plane.
[0087] La zone en surépaisseur 54 vient au contact de la facette 42 et l’axe 36 pénètre dans l’orifice (noté 46 sur la figure 3) de la facette 42.
[0088] De l’abradable 38 peut s’insérer entre les surfaces 42 et 56.
L’abradable 38 peut s’arrêter aux bords de la plateforme ou être à distance axiale de celle-ci.
[0089] La ou chaque facette 42 forme une discontinuité dans la surface interne 40. Le contour d’au moins une ou de chaque facette 42 peut former une ligne de rupture de la courbure de la surface interne. Tout autour de chaque facette 42, les tangentes de la surface interne peuvent être inclinées par rapport à la facette 42. Les facettes 42 peuvent former des aplatissements dans la surface interne 40, les aplatissements étant vers l’intérieur. La paroi présente une continuité de matière entre les facettes et la surface interne, et éventuellement une discontinuité géométrique.
[0090] Entre la facette 42 et la surface 56 est prévu un joint d’étanchéité 80 en matériau élastique pour éviter les fuites d’air entre la plateforme et le carter. Ce joint renferme une poche 68 délimitée par le joint 80, la surface radiale externe 56 de la plateforme 34 et la paroi 32 du carter. [0091] Bien que l’exemple illustré montre un carter avec des facettes, le carter peut ne pas être pourvu de facettes et la surface 56 vient donc en regard de la paroi tubulaire ou cylindrique 32.
[0092] Le joint peut être fait de barres. Son contour extérieur peut correspondre au moins partiellement au contour de la surface 56 et donc être en forme de polygone, notamment trapèze, parallélogramme ou rectangle. Trois des segments du joint 82, 84, 86 formant le polygone sont visibles sur la figure 6. Alternativement, le joint peut comprendre des portions planes.
[0093] L’une ou les deux surfaces 42 et 56 peuvent présenter des logements par exemple des gorges pour recevoir un ou plusieurs segments du joint 80.
[0094] La figure 7 détaille le joint 80 dans ce même mode de réalisation. Le joint 80 a un cadre 81 composé de segments extérieurs amont 82 et aval 84 et de segments extérieurs axiaux 86, 88 formant un rectangle.
[0095] Le joint peut en outre comprendre une portion torique 90 préférablement reliée au cadre 81 par des segments à 90°, notamment dans cet exemple deux segments axiaux 92, 94 et deux segments circonférentiels 96, 98, c’est-à-dire qui s’étendent principalement selon la circonférence. La portion torique 90 peut être reliée au cadre 81 à l’aide d’une croix, notamment formée par les segments.
[0096] Dans cet exemple, la portion torique 90 est au centre du joint 80. Celle- ci peut alternativement être déportée sur l’amont ou l’aval, c’est-à-dire en direction du segment 82 ou 84 respectivement. La portion torique 90 peut aussi être décalée circonférentiellement, c’est-à-dire vers le segment 86 ou le segment 88.
[0097] Préférentiellement, la section des segments circonférentiels 96, 98 est plus importante que la section des segments 92, 94. Si les segments sont tous de même épaisseur - l’épaisseur étant leur dimension dans la direction radiale qui est perpendiculaire au plan de la figure 7 -, la section des segments circonférentiels 96, 98 est plus importante par le fait de leur dimension dans la direction axiale qui est plus grande que la dimension circonférentielle des segments 92, 94. [0098] L’épaisseur du segment aval 84 du cadre 81 peut être plus importante que l’épaisseur du segment amont 82 du cadre 81.
[0099] La figure 8 représente une vue isométrique d’un joint 180 selon un second mode de réalisation. Les segments du joint 180 sont incrémentés de 100 par rapport à celui de la figure 7.
[00100] Dans cet exemple, la portion torique 190 n’est reliée au cadre 181 formé par les segments 182, 184, 186, 188 que par trois segments 192, 196 et 198. Cet exemple montre en particulier la variation d’épaisseur le long du joint 180. Le segment aval 184 a en particulier une plus importante épaisseur que le segment amont 182. Ceci permet un taux de compression du joint 180 plus important en aval lorsque les surfaces 42 et 56 sont parallèles. Ceci permet aussi le montage d’un joint entre deux surfaces 42 et 56 qui ne sont pas parallèles, l’épaisseur variable du joint « rattrapant » l’écart variable entre les deux surfaces 42 et 56.
[00101] Les figures 9 et 10 décrivent un joint 280 selon un troisième mode de réalisation. Les segments du joint 280 sont incrémentés de 100 par rapport à celui de la figure 8. La portion torique 290 présente une forme ovale et celle-ci n’est pas disposée au milieu du joint mais dans la moitié amont. La portion torique 290 est reliée au cadre 281 par les segments circonférentiels 296, 298 et le segment axial 292. En remplacement du segment aval est prévue une bandelette de renfort 284. La figure 10 illustre cette bandelette 284 et met en avant l’importante variation de l’épaisseur entre l’amont et l’aval. La bandelette 284 peut aussi venir en complément d’un segment aval (comme le segment 184 du mode de réalisation précédent), la bandelette s’étendant en amont ou en aval d’un tel segment, éventuellement à distance de celui-ci. Le cadre 281 est formé par les segments 282, 286, 288 et la bandelette 284.
[00102] Les joints de deux plateformes adjacentes peuvent venir au contact l’un de l’autre. Les segments extérieurs axiaux 86, 88, 186, 188, 286, 288 de deux joints de plateformes adjacentes peuvent être parallèles et venir au contact l’un de l’autre. [00103] Une plateforme peut avoir un côté du contour parallèle à un côté d’une plateforme adjacente et venir au contact de ce côté.
[00104] Alternativement, comme représenté sur la figure 11 , deux ou plusieurs joints adjacents peuvent ne former qu’un seul joint 380 commun à plusieurs plateformes.
[00105] Ce joint 380 comprend un segment amont 382 et un segment aval 384 communs à plusieurs plateformes. Des portions toriques 390 sont prévues pour circoncire chacune l’axe de fixation des plateformes respective et des segments intérieurs sont prévus pour relier les portions toriques 390 aux segments amont 382 et aval 384.
L’agencement des portions toriques 390 et des segments intérieurs respectifs correspond à l’agencement des plateformes. Ainsi, certaines portions toriques peuvent être positionnées à différents endroits axialement, et la dimension des portions de joint en regard d’une plateforme peut être plus ou moins grande. Le fait que le joint 380 n’est pas symétrique peut servir de détrompeur lors du montage de la turbomachine.
[00106] Le joint peut épouser les contours polygonaux de chacune des plateformes d’aubes adjacentes. Le joint est donc formé de plusieurs cadres 381 et deux cadres adjacents peuvent partager un segment en commun.
[00107] Un tel joint 380 peut coopérer avec plusieurs aubes de la rangée annulaire d’aubes, comme par exemple deux ou quatre aubes adjacentes, ou toutes les aubes en regard d’un demi-carter. Alternativement, un joint peut coopérer avec une pluralité d’aubes adjacentes dont l’une au moins est fixée à un demi-carter et au moins une autre est fixée à l’autre demi-carter. Le joint peut également être commun à toutes les aubes d’une rangée d’aube et se présenter sous la forme d’une couronne.
[00108] Les figures 12 et 13 illustrent un joint 480, 580 selon l’invention. Celui-ci peut disposer des différents éléments déjà décrits dans les autres modes de réalisation (portion torique, languette, un joint unique commun à plusieurs plateforme, etc.). [00109] En outre, le joint 480 dispose de plots 483 thermoformés, réalisés sous forme d’inserts de moulage. Ces plots 483 sont préférentiellement disposés au niveau du cadre 481 du joint. Alternativement, un ou des plots peuvent être disposés à d’autres endroits du joint 480. Ces plots peuvent comprendre un trou qui peut coopérer avec des pions prévus sur la plateforme. Les pions peuvent être tels qu’un assemblage serré dans les plots est obtenu. Ceci permet de pré-assembler le joint sur la plateforme. Les plots peuvent alternativement être pourvus d’un taraudage pour recevoir une tige filetée des plateformes. Les plots sont au nombre de 2, 4 ou 6. Les plots peuvent être de dimensions identiques ou différentes, en particulier lorsque le joint est plus épais en aval comme représenté sur la figure 12. Alternativement un seul plot peut aussi être prévu sur le joint.
[00110] La figure 13 représente un plot 580 muni d’un élément adhésif 583 sur son cadre 581. Les éléments sont représentés schématiquement et l’échelle des grandeurs n’est pas respectée. L’élément adhésif peut être un point de colle ou une couche adhésive 583, qui peut être recouverte d’un opercule 585. Lors du montage, l’opercule 585 est enlevée du joint 580, puis le joint est positionné sur la plateforme. A cette fin, l’opercule dispose d’une partie 587 non adhérente au moyen adhésif afin de faciliter son enlèvement.
[00111] Ainsi, le joint adhère à la plateforme et facilite le montage de la plateforme et de son joint dans le carter.
[00112] Le joint des différents modes de réalisation illustrés ci-dessus peut être fait complètement d’élastomère, de polymère ou de mousse. Un ou plusieurs des segments peut comprendre un fil rigide (métallique ou autre) en son cœur enrobé d’élastomère, de polymère ou de mousse.
[00113] Les différents détails des différents modes de réalisation exposés dans la présente demande peuvent être combinés à moins qu’il ne soit explicitement décrit comme alternatives et qu’une telle combinaison soit rendue mécaniquement impossible.

Claims

Revendications
1. Ensemble pour turbomachine axiale (2), notamment de turboréacteur d’aéronef, l’ensemble comprenant :
- un carter (28) annulaire avec une surface interne (40) ;
- une rangée annulaire d’aubes statoriques (26) avec au moins une aube statorique (26) comprenant une pale (50) s’étendant radialement depuis une plateforme de fixation (34), ladite plateforme de fixation (34) étant fixée au carter (28) et présentant un contour polygonal (58, 59) ;
caractérisé en ce qu’il comprend en outre
un joint d’étanchéité (80, 180, 280, 380, 480, 580) comprenant un cadre (81 , 181 , 281 , 381 , 481 , 581 ) dont le contour épouse le contour polygonal (58, 59) de la plateforme de fixation (34), ledit cadre (81 , 181 , 281 , 381 , 481 , 581 ) étant en contact radial de la plateforme de fixation (34) et du carter (28) afin d’y assurer une étanchéité.
2. Ensemble selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le cadre (81 , 181 ,
281 , 381 , 481 , 581 ) délimite de manière étanche une poche (68) radialement entre la plateforme de fixation (34) et le carter (28), ladite poche (68) s’étendant notamment sur la majorité de la plateforme de fixation (34).
3. Ensemble selon l’une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le cadre (81 , 181 , 281 , 381 , 481 , 581 ) est formé de barres (82, 84, 86, 88,
182, 184, 186, 188, 282, 284, 286, 288, 382, 384, 386, 388) longeant les côtés de la plateforme.
4. Ensemble selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le cadre (81 , 181 , 281 , 381 , 481 , 581 ) du joint (80, 180, 280, 380, 480, 580) a une forme extérieure générale en parallélogramme et préférentiellement rectangulaire.
5. Ensemble selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la plateforme (34) a un axe de fixation (36) qui traverse un orifice (46) du carter (28), et en ce que l’axe de fixation (36) traverse le joint (80, 180, 280, 380, 480, 580).
6. Ensemble selon la revendication 5, caractérisé en ce qu’une portion (90, 190, 290, 390) du joint (80, 180, 280, 380) est torique ou cylindrique et entoure l’axe de fixation (36).
7. Ensemble selon les revendications 4 et 6, caractérisé en ce que des segments (92, 94, 96, 98, 192, 196, 198, 292, 296, 298) relient la portion torique ou cylindrique (90, 190, 290, 390) au cadre (81 , 181 , 281 , 381 ).
8. Ensemble selon la revendication 7, caractérisé en ce que les segments (92, 94, 96, 98, 192, 196, 198, 292, 296, 298) comprennent deux segments circonférentiels (96, 98, 196, 198, 296, 298) orientés selon la direction circonférentielle de la turbomachine et au moins un segment axial (92, 94, 192, 292) orienté selon la direction axiale de la turbomachine.
9. Ensemble selon l’une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que la portion torique ou cylindrique (290, 390) est renfermée dans la moitié amont du joint (180, 280, 380).
10. Ensemble selon l’une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le joint d’étanchéité (80, 180, 280, 380, 480, 580), notamment le cadre (81 , 181 , 281 , 381 , 481 , 581 ), forme une boucle fermée et étanche qui est inscrite dans le contour polygonal (58, 59) de la plateforme de fixation (34).
11. Ensemble selon l’une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le joint (280) comprend une languette de renfort aval (284), préférentiellement s’étendant principalement selon la direction circonférentielle de la turbomachine.
12. Ensemble selon l’une des revendications 1 à 11 , caractérisé en ce que le joint (80, 180, 280, 380, 480, 580) est au moins partiellement réalisé en mousse, en polymère et/ou en élastomère.
13. Ensemble selon l’une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que la plateforme de fixation est une plateforme (34) d’une première aube (26), le joint (80, 180, 280, 380, 480, 580) étant au contact d’un joint (80, 180, 280, 380, 480, 580) identique associé à une plateforme (34) d’une deuxième aube, adjacente à la première plateforme.
14. Ensemble selon l’une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que le joint (380) est interposé entre le carter (28) et plusieurs plateformes (34) d’aubes adjacentes, ledit joint (380) épousant les contours polygonaux (58, 59) de chacune desdites plusieurs plateformes (34) d’aubes adjacentes.
15. Ensemble selon l’une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que le carter (28) comprend une surface interne (40) avec une rangée annulaire de facettes (42) recevant les aubes statoriques (26), la surface radiale externe (56) de la plateforme (34) étant inclinée par rapport à la facette (42) associée et/ou l’épaisseur radiale du joint (80, 180, 280, 380, 480, 580) est plus importante en aval qu’en amont.
16. Ensemble selon l’une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce qu’une couche de matériau abradable (38) est prévue sur la face interne (40) du carter (28), notamment en amont et/ou en aval des facettes (42), et à distance axialement des plateformes (34) et/ou du joint (80, 180, 280, 380, 480, 580).
17. Turbomachine axiale (2) avec un compresseur basse-pression (4), caractérisée en ce que le compresseur (4) comprend un ensemble selon l’une des revendications 1 à 16 et en ce que le carter (28) est au moins partiellement réalisé en matériau composite à matrice organique en contact du joint d’étanchéité (80, 180, 280, 380, 480, 580).
18. Procédé d’assemblage d’un ensemble pour turbomachine, caractérisé en ce que l’ensemble est selon l’une des revendications 1 à 16 et en ce que le procédé comprend une étape (a) de mise en place du joint (80, 180, 280, 380, 480, 580) entre le carter (28) et la plateforme (34) d’aube (26), et une étape (b) de fixation de l’aube (26) au carter (28) pendant laquelle joint (80, 180, 280, 380, 480, 580) est comprimé radialement entre la plateforme (34) de l’aube (26) et le carter (28).
19. Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que le joint (80, 180, 280, 380, 480, 580) est plus comprimé en aval qu’en amont.
20. Procédé selon la revendication 18 ou 19 et ensemble selon la revendication 5, caractérisé en ce que l’étape (b) fixation comprend le serrage d’un écrou (74) sur l’axe de fixation (36) de manière à comprimer le joint (80, 180, 280,
380, 480, 580).
21. Joint d’étanchéité (480) pour une plateforme de fixation d’aube statorique de turbomachine axiale (2), notamment de turboréacteur d’aéronef, ladite plateforme de fixation (34) présentant un contour polygonal (58, 59), le joint (480) comprenant : un cadre (481 ) dont le contour est apte à épouser le contour polygonal (58, 59) de la plateforme de fixation (34), et des plots thermoformés (483), les plots (483) étant des inserts de moulage du joint (480).
22. Joint selon la revendication 21 , caractérisé en ce que les plots comprennent des trous, préférentiellement débouchants, apte à coopérer avec des pions prévus sur la plateforme (34).
23. Joint d’étanchéité (580) pour une plateforme de fixation d’aube statorique de turbomachine axiale (2), notamment de turboréacteur d’aéronef, ladite plateforme de fixation (34) présentant un contour polygonal (58, 59), le joint (580) comprenant : un cadre (581 ) dont le contour est apte à épouser le contour polygonal (58, 59) de la plateforme de fixation (34), et un élément adhésif (583) au moins sur une partie du cadre (581 ), l’élément adhésif (583) étant recouvert d’un opercule (585).
24. Joint selon la revendication 24, caractérisé en ce que l’élément adhésif (583) est une couche adhésive prévue sur la partie du cadre (581 ) apte à venir au contact de la plateforme (34).
25. Joint selon l’une des revendications 21 à 24, caractérisé en ce qu’il est conforme au joint de l’ensemble pour turbomachine selon l’une des revendications 1 à 16.
26. Procédé selon l’une des revendications 18 à 20, caractérisé en ce que le joint d’étanchéité (480, 580) est selon l’une des revendications 21 à 24, l’étape (a) de mise en place du joint (480, 580) entre le carter (28) et la plateforme (34) d’aube (26) comprenant une sous-étape de pré-assemblage du joint (480, 580) à la plateforme (34).
27. Procédé selon la revendication 26 en combinaison d’un joint (480) selon la revendication 22, caractérisé en ce que la sous-étape de pré-assemblage comprend la fixation des plots (483) à des pions prévus sur la plateforme (34).
28. Procédé selon la revendication 26 en combinaison d’un joint (580) selon la revendication 23, caractérisé en ce que la sous-étape de pré-assemblage comprend l’enlèvement de l’opercule (585) et la fixation par adhérence du joint (580) à la plateforme (34).
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