EP4121637A1 - Ensemble rotatif pour turbomachine comprenant une piece annulaire de serrage - Google Patents

Ensemble rotatif pour turbomachine comprenant une piece annulaire de serrage

Info

Publication number
EP4121637A1
EP4121637A1 EP21716504.2A EP21716504A EP4121637A1 EP 4121637 A1 EP4121637 A1 EP 4121637A1 EP 21716504 A EP21716504 A EP 21716504A EP 4121637 A1 EP4121637 A1 EP 4121637A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
annular
abradable
support
foot
rotary assembly
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21716504.2A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Simon Jean-Marie Bernard COUSSEAU
Nicolas Xavier TRAPPIER
Maxime Aurélien ROTENBERG
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Safran Aircraft Engines SAS
Original Assignee
Safran Aircraft Engines SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Safran Aircraft Engines SAS filed Critical Safran Aircraft Engines SAS
Publication of EP4121637A1 publication Critical patent/EP4121637A1/fr
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/001—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between stator blade and rotor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/02—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by non-contact sealings, e.g. of labyrinth type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/08—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
    • F01D11/12—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator using a rubstrip, e.g. erodible. deformable or resiliently-biased part
    • F01D11/122—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator using a rubstrip, e.g. erodible. deformable or resiliently-biased part with erodable or abradable material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D9/00—Stators
    • F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
    • F01D9/04—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector
    • F01D9/042—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector fixing blades to stators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D9/00—Stators
    • F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
    • F01D9/04—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector
    • F01D9/041—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector using blades
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/30—Application in turbines
    • F05D2220/32—Application in turbines in gas turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00—Components
    • F05D2240/10—Stators
    • F05D2240/11—Shroud seal segments
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00—Components
    • F05D2240/10—Stators
    • F05D2240/12—Fluid guiding means, e.g. vanes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00—Components
    • F05D2240/20—Rotors
    • F05D2240/24—Rotors for turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00—Components
    • F05D2240/55—Seals
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Definitions

  • Rotary assembly for a turbomachine comprising an annular clamping part.
  • This presentation relates to a turbomachine assembly such as a turbine or a compressor, in which radial clearances are established in operation between the stator parts (fixed parts) fixed to the casing of the turbomachine and the rotor parts ( moving parts) integral in rotation inside the casing.
  • This presentation is primarily concerned with the field of aircraft turbojets but can be applied more generally to any type of turbomachine.
  • the heads of the movable blades of the rotor are generally equipped with wipers adapted to cut a track of abradable material carried by the stator, thus ensuring the tightness of the vein at the head of the moving vanes.
  • a similar device is provided for fixed vanes (or distributors): a so-called “labyrinth” ferrule is in fact provided between two wheels of mobile vanes and carries wipers adapted to cut a track of abradable material carried by the root of the fixed vanes. , thus ensuring the tightness of the vein at the base of the fixed blades.
  • a drawback of current turbines lies in the fact that the differential expansion appearing between the labyrinth shell, or the annular support carrying the abradable, and the members on which they are mounted - here the foot - generates significant mechanical stresses to the interface between these parts, leading to their early damage and therefore a reduction in their service life.
  • This presentation relates to a rotary assembly for a turbomachine comprising a rotor comprising: at least two consecutive rotor stages provided with a plurality of mobile blades and, an annular rotor shell connecting said two consecutive rotor stages, a stator comprising: at least one stator stage provided between said two consecutive rotor stages comprising a plurality of fixed blades each comprising a turbomachine stator blade root, an annular clamping part and an annular abradable support, the root extending radially and being clamped axially between the annular abradable support and the annular clamping piece, and in which a space radially separates a radially inner end of the foot and the annular abradable support.
  • the axial direction corresponds to the direction of the axis of rotation A of the turbojet (or of the fan disk), and a radial direction is a direction perpendicular to the axis A.
  • the azimuthal direction corresponds to the direction describing a ring around the axial direction.
  • the three directions axial, radial and azimuthal correspond respectively to the directions defined by the coast, the radius and the angle in a cylindrical coordinate system.
  • the upstream and downstream are defined relative to the normal flow direction of the fluid (upstream to downstream) through the turbojet.
  • the upstream and downstream are defined relative to the normal flow direction of the fluid (from upstream to downstream) through the turbomachine.
  • the axial direction corresponds to the direction of the axis of rotation A of the fan disk
  • a radial direction is a direction perpendicular to the axis A.
  • the adjectives interior and exterior are used with reference to a radial direction such that the inner part (ie radially inner) of an element is closer to the axis A than the outer part (ie radially outer) of the same element.
  • the foot can expand freely in the radial direction, taking advantage of the space which separates its radially inner end from the annular abradable support. Indeed, this clearance provided by the space allows both the free expansion of the foot, but also the free expansion of the annular abradable support which therefore allows a radial self-adjustment of the expansion of the various elements of the stator stage. . As a result, the seal between the two rotor stages is improved.
  • a clamping piece allows simple assembly of the abradable annular support on the foot.
  • manufacture of such a clamping piece is also simpler than the manufacture of the fixing means.
  • the annular abradable foot support known from the prior art for example FR 3027343.
  • the clamping piece is a separate ring from the abradable annular support.
  • the stator stage comprises a plurality of sectors, each sector comprising at least one fixed vane extended by a foot.
  • the abradable annular support includes an abradable portion which faces at least one wiper carried by the rotor ferrule.
  • the seal between the rotor stages is better than when the configuration is the reverse, that is to say when the rotor shell comprises an abradable part and a support carried by the foot comprises a licking.
  • the abradable annular support is made of a ceramic matrix composite material.
  • This material is lighter than metal, has better heat resistance and also benefits from a lower coefficient of expansion than metal. As a result, the expansion of the abradable ring support is reduced.
  • the foot includes a notch configured to cooperate by interlocking with a projection provided in the annular abradable support.
  • the abradable annular support comprises at least three projections distributed every 120 ° on the abradable annular support.
  • the abradable support is easily centered. Indeed, the entanglement of the annular abradable support in the foot facilitates the positioning of the annular abradable support so that it is concentric with the foot.
  • the abradable ring holder includes a threaded portion and the clamping piece is configured to be screwed onto the abradable ring holder.
  • the clamping piece and the abradable annular support are assembled around the foot by hooping.
  • the clamping piece and the abradable annular support are assembled around the foot by a weld.
  • the present disclosure also relates to a turbojet comprising a rotary assembly according to any one of the preceding claims.
  • FIG. 1 represents a turbojet comprising a low pressure turbine according to one embodiment.
  • Figure 2 shows a sectional view of the low pressure turbine according to the embodiment.
  • Figure 3 shows a view centered on the foot of a stator stage of the low pressure turbine in which the clamping piece is omitted.
  • FIG. 4 corresponds to the view of FIG. 3 cut at the level of plane IV.
  • FIG. 1 shows a sectional view along a vertical plane passing through the main axis A of a turbojet 100 according to the invention.
  • the turbojet 100 comprises a fan 2, a low pressure compressor 300, a high pressure compressor 400, a combustion chamber 500, a high pressure turbine 600 and a low pressure turbine 700.
  • FIG. 2 shows a sectional view along the same axial plane of a part of the low pressure turbine 700 according to one embodiment of the invention.
  • the low pressure turbine 700 includes a plurality of rotor stages.
  • FIG. 2 represents two successive rotor stages 20a, 20b surrounding a stator stage 10 from upstream to downstream, the rotor stages 20a and 20b being respectively upstream and downstream of the stator stage 10.
  • Each of these rotor stages 20a, 20b and stator 10 comprises a plurality of movable and fixed vanes, respectively.
  • Each rotor stage 20a, 20b comprises a respective distributor 21 a, 21 b on which the movable blades are arranged.
  • the distributors 21 a, 21 b of two successive rotor stages are interconnected by a ferrule 30 comprising a plurality of wipers 31.
  • the stator stage 10 comprises a plurality of sectors, each sector comprising one or more fixed vanes 13 arranged on a foot 11 of stator blading.
  • the foot 11 extends in the radial direction, and all of the feet 11 of each sector of the stator stage 10 extends around the axis A of the turbojet 100. In other words, all of the feet 11 extend in a plane perpendicular to the axis A.
  • the stator stage 10 also comprises an annular abradable support 40 which extends around the axis A, and extends axially downstream and upstream of the foot 11.
  • the annular abradable support 40 comprises an abradable part 41 which is arranged opposite the wipers 31 of the shell 30.
  • the wipers 31 are in contact with the annular abradable support 40 which hinders the passage of air at the level of the foot 11 of the stator stage 10.
  • the air preferably passes at the level of the blades 13 of the stator stage.
  • the abradable part 41 is provided in a material whose structure is honeycomb and which may for example be an aluminum alloy. This abradable part is configured to wear out on contact with the licks 31 when using the turbojet 100.
  • the abradable annular support meanwhile, is made of a ceramic matrix composite (CMC) 3D woven by a weaving method known as "contour weaving".
  • CMC ceramic matrix composite
  • Contour weaving is a known technique for weaving a fibrous texture of axisymmetric shape in which the fibrous structure is woven on a mandrel with the use of warp yarns, the mandrel having an outer profile defined as a function of the profile of the texture. fibrous to achieve.
  • the ferrule 30 can also be made of 3D woven CMC. This configuration is also advantageous because it makes it possible to ensure that the ferrule 30 and the annular abradable support 40 expand in the same way.
  • the annular abradable support 40 further comprises an arm 42 which extends in the radial direction.
  • the arm 42 is located upstream of the foot 11 and extends parallel to the latter.
  • the annular abradable support 40 also comprises a first clamping part 42a which extends axially and is located at a radially outer end of the arm 42. This clamping part 42a is in axial contact with the foot 11. In the present example contact with the foot 11 is effected only axially, via the clamping part 42a.
  • a clamping piece 50 separate from the annular abradable support 40 is disposed downstream of the foot 11 and comprises a body 52 which extends in the radial direction, parallel to the foot 11 and to the arm 42.
  • the clamping piece 50 comprises a base 51 which extends axially and which is disposed at the radially inner end of the body 52.
  • the base 51 of the clamping part 50 is in radial contact with the annular abradable support 40, on the downstream side of the foot 11.
  • the clamping part 50 further comprises a second clamping part 50a which is disposed at a radially outer end of the body 52.
  • the second clamping part 50a is in axial contact with the foot 11 and is disposed opposite the first tightening part 42a.
  • the two clamping parts 42a, 50a exert an axial force on the foot 11 in opposite directions, so that the foot 11 is clamped axially between the annular abradable support 40 and the clamping part 50.
  • a space 12 radially separates the radially inner end of the foot 11 and the abradable annular support 40. In fact, the contact between the foot 11 and the abradable annular support 40 is only axial. This space 12 is left over the entire circumference of the foot 11 and of the annular abradable support 40.
  • the foot 11 can expand radially in the space 12 under the effect of temperature when the turbojet 100 is in operation without applying stress to the annular abradable support 40.
  • the foot 11 can also be axially separated from the arm 42 of the annular abradable support 40 and from the body 52 of the clamping part 50.
  • the annular abradable support 40 may include a projection 43 oriented axially so as to penetrate axially into a notch 23 formed in the foot 11.
  • the clamping piece 50 has been omitted from FIG. 3.
  • the notch 23 extends over the entire axial width of the foot 11 and is therefore emerging.
  • the projection 43 can be in azimuthal contact with the foot 11 on either side of its azimuthal ends.
  • the annular abradable support 40 can comprise a plurality of projections 43, distributed over its entire azimuthal dimension.
  • the support The abradable annular 40 can include at least three projections 43 distributed every 120 ° around the abradable annular support 40, which greatly facilitates the centering of the abradable annular support 40 with the foot 11.
  • the foot 11 comprises at least three notches 23 corresponding to these three projections 43.
  • Figure 4 corresponds to the view of Figure 3 cut at the level of plane IV, which is a plane in the radial and axial directions which intersects the abradable annular support 40 at a projection 43.
  • the space 12 radially separating the annular abradable support 40 and the foot 11 is also present at the level of the projection 43. In other words, the space 12 radially separates the radially inner end of the foot 11 and the radially end outside of the projection 43.
  • the clamping piece 50 and the annular abradable support 40 are mounted around the foot 11 by hooping. However, in some configurations, the clamp 50 may be welded or screwed onto the abradable annular support 40.
  • the abradable annular support 40 comprises a threaded portion configured to allow the screwing of the clamping piece 50.

Landscapes

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

Abstract

Ensemble rotatif pour turbomachine comprenant une pièce annulaire de serrage Ensemble rotatif pour turbomachine comprenant un rotor comportant au moins deux étages rotoriques (20a,20b) consécutifs munis d'une pluralité d'aubes mobiles et, une virole de rotor (30) annulaire reliant lesdits deux étages rotoriques (20a,20b) consécutifs, un stator comportant : au moins un étage statorique (10) prévu entre lesdits deux étages rotoriques (20a,20b) consécutif comprenant une pluralité d'aubes fixes (13), un pied (11) d'aubage statorique de turbomachine, une pièce de serrage (50) annulaire et un support annulaire d'abradable (40), le pied (11) s'étendant radialement et étant serré axialement entre le support annulaire d'abradable (40) et la pièce de serrage (50) annulaire, et dans lequel un espace (12) sépare une extrémité radialement intérieure du pied (11) et le support annulaire d'abradable (40). Turboréacteur (100) comprenant un ensemble rotatif tel que précédemment.

Description

Description
Titre de l'invention : Ensemble rotatif pour turbomachine comprenant une pièce annulaire de serrage.
Domaine Technique
[0001] Le présent exposé concerne un ensemble de turbomachine tel qu’une turbine ou un compresseur, dans lequel des jeux radiaux sont établi en fonctionnement entre les pièces de stator (pièces fixes) fixées au carter de la turbomachine et les pièces de rotor (pièces mobiles) solidaires en rotation à l’intérieur du carter. Le présent exposé s’intéresse principalement au domaine des turboréacteurs d’avions mais peut s’appliquer de manière plus générale à tout type de turbomachine.
Technique antérieure
[0002] Dans une turbine de turbomachine, le rotor est entraîné par l’air de la veine qui se détend au niveau des aubes rotoriques, cédant à cette occasion une partie de son énergie à ces dernières. Toutefois, on constate fréquemment qu’une part de l’air de la veine, généralement appelé « bypass », contourne les plateformes internes et externes des aubages et ne se détend donc pas au niveau des aubages, ce qui réduit les performances de la turbine.
[0003] Afin de limiter cette circulation d’air inefficace qui contourne les aubes, les têtes des aubes mobiles du rotor sont généralement équipées de léchettes adaptées pour entailler une piste de matériau abradable portée par le stator, assurant ainsi l’étanchéité de la veine en tête des aubes mobiles. Un dispositif analogue est prévu pour les aubes fixes (ou distributeurs) : une virole dite « labyrinthe » est en effet prévue entre deux roues d’aubes mobiles et porte des léchettes adaptées pour entailler une piste de matériau abradable portée par le pied des aubes fixes, assurant ainsi l’étanchéité de la veine au pied des aubes fixes.
[0004] Toutefois, pour que ce système soit efficace, il est important de minimiser les jeux radiaux séparant les léchettes des abradables. Or, une température élevée et hétérogène régnant dans la turbine, des phénomènes de dilatation différentielle de certains éléments peuvent survenir et modifier les jeux entre certaines pièces, en particulier entre certaines pièces réalisées dans des matériaux différents ou situées plus ou moins à proximité de la veine d’air et donc soumises à des températures plus ou moins élevées. Par exemple, le déplacement radial de la virole labyrinthe est inférieur à celui des aubes fixes et en particulier du pied : dès lors, on observe une augmentation du jeu séparant les léchettes portées par la virole labyrinthe de l’abradable portée le pied qui se dilate différemment de l’abradable. Ainsi, la circulation de contournement augmente et les performances de la turbine sont réduites.
[0005] Un inconvénient des turbines actuelles réside dans le fait que la dilatation différentielle apparaissant entre la virole labyrinthe, ou le support annulaire portant l’abradable, et les organes sur lesquels ils sont montés - ici le pied - engendre des contraintes mécaniques importantes à l’interface entre ces pièces, entraînant leur endommagement précoce et donc une réduction de leur durée de vie.
[0006] Il existe donc un réel besoin pour un ensemble rotatif pour turbomachine qui soit dépourvu, au moins en partie, des inconvénients inhérents aux configurations connues précitées.
Exposé de l’invention
[0007] Le présent exposé concerne un ensemble rotatif pour turbomachine comprenant un rotor comportant : au moins deux étages rotoriques consécutifs munis d’une pluralité d’aubes mobiles et, une virole de rotor annulaire reliant lesdits deux étages rotoriques consécutifs, un stator comportant : au moins un étage statorique prévu entre lesdits deux étages rotoriques consécutif comprenant une pluralité d’aubes fixes comprenant chacune un pied d’aubage statorique de turbomachine, une pièce annulaire de serrage et un support annulaire d’abradable, le pied s’étendant radialement et étant serré axialement entre le support annulaire d’abradable et la pièce annulaire de serrage, et dans lequel un espace sépare radialement une extrémité radialement intérieure du pied et le support annulaire d’abradable. [0008] Dans le présent exposé, la direction axiale correspond à la direction de l'axe de rotation A du turboréacteur (ou du disque de la soufflante), et une direction radiale est une direction perpendiculaire à l'axe A. La direction azimutale correspond à la direction décrivant un anneau autour de la direction axiale. Les trois directions axiale, radiale et azimutale correspondent respectivement aux directions définies par la côte, le rayon et l’angle dans un système de coordonnées cylindrique. En outre, l'amont et l'aval sont définis par rapport au sens d'écoulement normal du fluide (de l'amont vers l'aval) à travers le turboréacteur.
[0009] Dans la présente demande, l'amont et l'aval sont définis par rapport au sens d'écoulement normal du fluide (de l'amont vers l'aval) à travers la turbomachine. Par ailleurs, la direction axiale correspond à la direction de l'axe de rotation A du disque de la soufflante, et une direction radiale est une direction perpendiculaire à l'axe A. Enfin, sauf précision contraire, les adjectifs intérieur et extérieur sont utilisés en référence à une direction radiale de sorte que la partie intérieure (i.e. radialement intérieure) d'un élément est plus proche de l'axe A que la partie extérieure (i.e. radialement extérieure) du même élément.
[0010] Ainsi, le pied peut se dilater librement selon la direction radiale, en profitant de l’espace qui sépare son extrémité radialement intérieure du support annulaire d’abradable. En effet, ce jeu fourni par l’espace permet à la fois la libre dilatation du pied, mais aussi la libre dilatation du support annulaire d’abradable ce qui permet donc un auto ajustement radial de la dilatation des différents éléments de l’étage statorique. Par conséquent, l’étanchéité entre les deux étages rotoriques est améliorée.
[0011] Aussi, puisque l’espace permet la libre dilatation radiale du pied, le contact radial entre le pied et le support annulaire d’abradable est prévenu, si bien qu’aucune contrainte radiale ne s’applique sur le support annulaire d’abradable de la part du pied. Ainsi, la durée de vie des pièces de l’étage statorique est améliorée.
[0012] Par ailleurs, l’utilisation d’une pièce de serrage permet un assemblage simple du support annulaire d’abradable sur le pied. De plus, la fabrication d’une telle pièce de serrage est aussi plus simple que la fabrication des moyens de fixation du support annulaire d’abradable au pied connus de l’art antérieur, par exemple FR 3027343.
[0013] On note également que le présent exposé s’intéresse plus particulièrement aux turbines basse-pression, mais qu’il peut s’appliquer à une turbine haute- pression ou à un compresseur.
[0014] Dans certains modes de réalisation, la pièce de serrage est un anneau distinct du support annulaire d’abradable.
[0015] Dans cette configuration, la fabrication de la pièce de serrage est indépendante de la fabrication du support d’abradable. Par conséquent, la fabrication de la pièce de serrage est simplifiée.
[0016] Dans certaines configurations, l’étage statorique comprend une pluralité de secteurs, chaque secteur comprenant au moins une aube fixe prolongée par un pied.
[0017] Dans certains modes de réalisation, le support annulaire d’abradable comprend une partie abradable qui fait face à au moins une léchette portée par la virole de rotor.
[0018] Dans cette configuration, l’étanchéité entre les étages rotoriques est meilleure que lorsque la configuration est inverse, c’est-à-dire lorsque la virole de rotor comprend une partie abradable et qu’un support porté par le pied comprend une léchette.
[0019] Dans certains modes de réalisation, le support annulaire d’abradable est réalisé en matériau composite à matrice céramique.
[0020] Ce matériau est plus léger que le métal, résiste mieux à la chaleur et bénéficie aussi d’un coefficient de dilatation inférieur à celui du métal. Par conséquent, la dilatation du support annulaire d’abradable est amoindrie.
[0021] Dans certains modes de réalisation, le pied comprend une encoche configurée pour coopérer par emboîtement avec une saillie prévue dans le support annulaire d’abradable.
[0022] Dans cette configuration, les mouvements tangentiels du support annulaire d’abradable par rapport au pied sont restreints. On note par ailleurs que cette saillie ne restreint que les mouvements tangentiels : les mouvements radiaux, en particulier du à la dilatation, ne sont pas limités.
[0023] Dans certains modes de réalisation, le support annulaire d’abradable comprend au moins trois saillies réparties tous les 120° sur le support annulaire d’abradable.
[0024] Dans cette configuration, le support d’abradable est facilement centré. En effet, l’intrication du support annulaire d’abradable dans le pied facilite le positionnement du support annulaire d’abradable afin qu’il soit concentrique avec le pied.
[0025] Dans certains modes de réalisation, le support annulaire d’abradable comprend une partie filetée et la pièce de serrage est configurée pour être vissée sur le support annulaire d’abradable.
[0026] Cette configuration permet d’assembler simplement la pièce de serrage et le support annulaire d’abradable autour du pied.
[0027] Dans certains modes de réalisation, la pièce de serrage et le support annulaire d’abradable sont assemblés autour du pied par frettage.
[0028] Dans certains modes de réalisation la pièce de serrage et le support annulaire d’abradable sont assemblés autour du pied par une soudure.
[0029] Les deux configurations précédentes permettent d’assembler la pièce de serrage et le support annulaire d’abradable autour du pied de façon alternative.
[0030] Le présent exposé concerne par ailleurs un turboréacteur comprenant un ensemble rotatif selon l’une quelconque des revendications précédentes.
[0031] Un tel turboréacteur présente les avantages exposés précédemment.
Brève description des dessins
[0032] L’invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description détaillée faite ci-après de différents modes de réalisation de l’invention donnés à titre d’exemples non limitatifs. Cette description fait référence aux pages de figures annexées, sur lesquelles : [0033] [Fig. 1] La figure 1 représente un turboréacteur comprenant une turbine basse pression selon un mode de réalisation
[0034] [Fig. 2] La figure 2 représente une vue en coupe de la turbine basse pression selon le mode de réalisation.
[0035] [Fig. 3] La figure 3 représente une vue centrée sur le pied d’un étage statorique de la turbine basse pression dans lequel la pièce de serrage est omise.
[0036] [Fig. 4] La figure 4 correspond à la vue de la figure 3 coupée au niveau du plan IV.
Description des modes de réalisation
[0037] La figure 1 représente une vue en coupe selon un plan vertical passant par l’axe principal A d’un turboréacteur 100 selon l’invention. Le turboréacteur 100 comprend une soufflante 2, un compresseur basse pression 300, un compresseur haute pression 400, une chambre de combustion 500, une turbine haute pression 600 et une turbine basse pression 700.
[0038] La figure 2 représente une vue en coupe selon le même plan axial d’une partie de la turbine basse pression 700 selon un mode de réalisation de l’invention. La turbine basse pression 700 comprend une pluralité d’étages rotoriques. La figure 2 représente deux étages rotoriques successifs 20a, 20b entourant un étage statorique 10 de l’amont vers l’aval, les étages rotoriques 20a et 20b étant respectivement en amont et en aval de l’étage statorique 10. Chacun de ces étages rotoriques 20a, 20b et statoriques 10 comprend une pluralité d’aubes mobiles et fixes, respectivement.
[0039] Chaque étage rotorique 20a, 20b comprend un distributeur 21 a, 21 b respectif sur lesquels sont disposés les aubes mobiles. Les distributeurs 21 a, 21 b de deux étages rotoriques successifs sont reliés entre eux par une virole 30 comprenant une pluralité de léchettes 31.
[0040] L’étage statorique 10 comprend une pluralité de secteurs, chaque secteur comprenant une ou plusieurs aubes 13 fixes disposées sur un pied 11 d’aubage statorique. Le pied 11 s’étend selon la direction radiale, et l’ensemble des pieds 11 de chaque secteur de l’étage statorique 10 s’étend autour de l’axe A du turboréacteur 100. En d’autres termes, l’ensemble des pieds 11 s’étend dans un plan perpendiculaire à l’axe A.
[0041] L’étage statorique 10 comprend par ailleurs un support annulaire d’abradable 40 qui s’étend autour de l’axe A, et s’étend axialement en aval et en amont du pied 11. Le support annulaire d’abradable 40 comprend une partie abradable 41 qui est disposée en face des léchettes 31 de la virole 30. Les léchettes 31 sont au contact du support annulaire d’abradable 40 ce qui entrave le passage de l’air au niveau du pied 11 de l’étage statorique 10. Ainsi, l’air passe préférentiellement au niveau des aubes 13 de l’étage statorique.
[0042] La partie abradable 41 est prévue dans matériau dont la structure est en nid d’abeille et qui peut par exemple être un alliage d’aluminium. Cette partie abradable est configurée pour s’user au contact des lechettes 31 lors de l’utilisation du turboréacteur 100.
[0043] Le support annulaire d’abradable, quant à lui, est réalisé en matériau composite à matrice céramique (CMC) tissé 3D par une méthode de tissage dite de « contour weaving ». Le « contour weaving » est une technique connue de tissage d’une texture fibreuse de forme axisymétrique dans laquelle la structure fibreuse est tissée sur un mandrin avec appel de fils de chaîne, le mandrin présentant un profil extérieur défini en fonction du profil de la texture fibreuse à réaliser.
[0044] La virole 30 peut également être en CMC tissé 3D. Cette configuration est par ailleurs avantageuse car elle permet de s’assurer que la virole 30 et le support annulaire d’abradable 40 se dilatent de la même façon.
[0045] Le support annulaire d’abradable 40 comprend par ailleurs un bras 42 qui s’étend selon la direction radiale. Le bras 42 se situe en amont du pied 11 et s’étend parallèlement à ce dernier. Le support annulaire d’abradable 40 comprend aussi une première partie de serrage 42a qui s’étend axialement et est située à une extrémité radialement extérieure du bras 42. Cette partie de serrage 42a est en contact axial avec le pied 11. Dans le présent exemple le contact avec le pied 11 s’effectue uniquement axialement, via la partie de serrage 42a. [0046] Une pièce de serrage 50 distincte du support annulaire d’abradable 40 est disposée en aval du pied 11 et comprend un corps 52 qui s’étend selon la direction radiale, parallèlement au pied 11 et au bras 42. La pièce de serrage 50 comprend une base 51 qui s’étend axialement et qui est disposée à l’extrémité radialement intérieure du corps 52. La base 51 de la pièce de serrage 50 est en contact radial avec le support annulaire d’abradable 40, du côté aval du pied 11.
[0047] La pièce de serrage 50 comprend par ailleurs une deuxième partie de serrage 50a qui est disposée à une extrémité radialement extérieure du corps 52. La deuxième partie de serrage 50a est en contact axial avec le pied 11 et est disposée en face de la première partie de serrage 42a. Les deux parties de serrage 42a, 50a réalisent un effort axial sur le pied 11 dans des directions opposées, si bien que le pied 11 est pincé axialement entre le support annulaire d’abradable 40 et la pièce de serrage 50.
[0048] Un espace 12 sépare radialement l’extrémité radialement intérieure du pied 11 et le support annulaire d’abradable 40. En effet, le contact entre le pied 11 et le support annulaire d’abradable 40 est uniquement axial. Cet espace 12 est laissé sur toute la circonférence du pied 11 et du support annulaire d’abradable 40.
[0049] Ainsi, le pied 11 peut se dilater radialement dans l’espace 12 sous l’effet de la température lorsque le turboréacteur 100 est en fonctionnement sans appliquer de contrainte sur le support annulaire d’abradable 40.
[0050] Par ailleurs, le pied 11 peut aussi être séparé axialement du bras 42 du support annulaire d’abradable 40 et du corps 52 de la pièce de serrage 50.
[0051] Comme représenté sur les figures 2 et 3, le support annulaire d’abradable 40 peut comprendre une saillie 43 orientée axialement de sorte à pénétrer axialement dans une encoche 23 ménagée dans le pied 11. Pour plus de lisibilité, la pièce de serrage 50 a été omise sur la figure 3. Dans le présent exemple, l’encoche 23 s’étend sur toute la largeur axiale du pied 11 et est donc débouchante. La saille 43 peut être en contact azimutal avec le pied 11 de part et d’autre de ses extrémités azimutales.
[0052] Le support annulaire d’abradable 40 peut comprendre une pluralité de saillies 43, réparties sur toute sa dimension azimutale. En particulier, le support annulaire d’abradable 40 peut comprendre au moins trois saillies 43 réparties tous les 120° autour du support annulaire d’abradabe 40, ce qui permet de grandement faciliter le centrage du support annulaire d’abradable 40 avec le pied 11. Dans cette configuration, le pied 11 comprend au moins trois encoches 23 correspondant à ces trois saillies 43.
[0053] La figure 4 correspond à la vue de la figure 3 coupée au niveau du plan IV, qui est un plan selon les directions radiale et axiale qui coupe le support annulaire d’abradable 40 au niveau d’une saillie 43. L’espace 12 séparant radialement le support annulaire d’abradable 40 et le pied 11 est aussi présent au niveau de la saillie 43. En d’autres termes, l’espace 12 sépare radialement l’extrémité radialement intérieure du pied 11 et l’extrémité radialement extérieure de la saillie 43.
[0054] La pièce de serrage 50 et le support annulaire d’abradable 40 sont montés autour du pied 11 par frettage. Cependant, dans certaines configurations, la pièce de serrage 50 peut être soudée ou vissée sur le support annulaire d’abradable 40.
[0055] Dans le cas où le support annulaire d’abradable 40 et la pièce de serrage 50 sont assemblés autour du pied 11 par vissage, le support annulaire d’abradable 40 comprend une partie filetée configurée pour permettre le vissage de la pièce de serrage 50.
[0056] Bien que la présente invention ait été décrite en se référant à des exemples de réalisation spécifiques, il est évident que des modifications et des changements peuvent être effectués sur ces exemples sans sortir de la portée générale de l'invention telle que définie par les revendications. En particulier, des caractéristiques individuelles des différents modes de réalisation illustrés/mentionnés peuvent être combinées dans des modes de réalisation additionnels. Par conséquent, la description et les dessins doivent être considérés dans un sens illustratif plutôt que restrictif.
[0057] Il est également évident que toutes les caractéristiques décrites en référence à un procédé sont transposables, seules ou en combinaison, à un dispositif, et inversement, toutes les caractéristiques décrites en référence à un dispositif sont transposables, seules ou en combinaison, à un procédé.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Ensemble rotatif pour turbomachine comprenant un rotor comportant : au moins deux étages rotoriques (20a, 20b) consécutifs munis d'une pluralité d'aubes mobiles et, une virole de rotor (30) annulaire reliant lesdits deux étages rotoriques (20a, 20b) consécutifs, un stator comportant : au moins un étage statorique (10) prévu entre lesdits deux étages rotoriques (20a, 20b) consécutif comprenant une pluralité d'aubes fixes (13), comprenant chacune un pied (11) d'aubage statorique de turbomachine, une pièce de serrage (50) annulaire et un support annulaire d'abradable (40), le pied (11) s'étendant radialement et étant serré axialement entre le support annulaire d'abradable (40) et la pièce de serrage (50) annulaire, et dans lequel un espace (12) sépare radialement une extrémité radialement intérieure du pied (11) et le support annulaire d'abradable (40).
[Revendication 2] Ensemble rotatif selon la revendication 1, dans lequel la pièce de serrage (50) est un anneau circulaire distinct du support annulaire d'abradable (40).
[Revendication 3] Ensemble rotatif selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel l'étage statorique (10) comprend une pluralité de secteurs, chaque secteur comprenant au moins une aube fixe (13) prolongée par un pied (11).
[Revendication 4] Ensemble rotatif selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le support annulaire d'abradable (40) comprend une partie abradable (41) qui fait face à au moins une léchette (31) portée par la virole de rotor (30).
[Revendication 5] Ensemble rotatif selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel le support annulaire d'abradable (40) est réalisé en matériau composite à matrice céramique.
[Revendication 6] Ensemble rotatif selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel le pied (11) comprend une encoche (23) configurée pour coopérer par emboîtement avec une saillie (43) prévue dans le support annulaire d'abradable (40).
[Revendication 7] Ensemble rotatif selon la revendication 6, dans lequel le support annulaire d'abradable (40) comprend au moins trois saillies (43) réparties tous les 120° sur le support annulaire d'abradable (40).
[Revendication 8] Ensemble rotatif selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel le support annulaire d'abradable (40) comprend une partie filetée et la pièce de serrage (50) est configurée pour être vissée sur le support annulaire d'abradable (40).
[Revendication 9] Ensemble rotatif selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel la pièce de serrage (50) et le support annulaire d'abradable (40) sont assemblés autour du pied (11) par frettage.
[Revendication 10] Ensemble rotatif selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel la pièce de serrage (50) et le support annulaire d'abradable (40) sont assemblés autour du pied (11) par une soudure.
[Revendication 11] Turboréacteur (100) comprenant un ensemble rotatif selon l'une quelconque des revendications précédentes.
EP21716504.2A 2020-03-19 2021-03-19 Ensemble rotatif pour turbomachine comprenant une piece annulaire de serrage Pending EP4121637A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2002695A FR3108358B1 (fr) 2020-03-19 2020-03-19 Ensemble rotatif pour turbomachine comprenant une pièce annulaire de serrage.
PCT/FR2021/050461 WO2021186135A1 (fr) 2020-03-19 2021-03-19 Ensemble rotatif pour turbomachine comprenant une piece annulaire de serrage

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4121637A1 true EP4121637A1 (fr) 2023-01-25

Family

ID=72560651

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP21716504.2A Pending EP4121637A1 (fr) 2020-03-19 2021-03-19 Ensemble rotatif pour turbomachine comprenant une piece annulaire de serrage

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11982188B2 (fr)
EP (1) EP4121637A1 (fr)
CN (1) CN115298415B (fr)
FR (1) FR3108358B1 (fr)
WO (1) WO2021186135A1 (fr)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022124401A1 (de) * 2022-09-22 2024-03-28 MTU Aero Engines AG Modul für eine strömungsmaschine
DE102023117910A1 (de) 2023-07-06 2025-01-09 MTU Aero Engines AG Modul für eine strömungsmaschine

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3398931A (en) * 1966-09-09 1968-08-27 Gen Motors Corp Glass seal for a turbine
US3733146A (en) * 1971-04-07 1973-05-15 United Aircraft Corp Gas seal rotatable support structure
US4645424A (en) * 1984-07-23 1987-02-24 United Technologies Corporation Rotating seal for gas turbine engine
FR2620598B1 (fr) 1987-09-18 1991-05-03 Centre Nat Rech Scient Perfectionnements apportes aux aliments d'elevage d'animaux, et notamment aux aliments d'elevage d'animaux invertebres, en particulier d'escargots
US4869640A (en) * 1988-09-16 1989-09-26 United Technologies Corporation Controlled temperature rotating seal
FR2722486B1 (fr) 1994-07-12 1996-08-14 Andre Jean Claude Conteneur perfectionne
DE102012201050B4 (de) 2012-01-25 2017-11-30 MTU Aero Engines AG Dichtungsanordnung, Verfahren sowie Strömungsmaschine
FR2988787B1 (fr) 2012-04-03 2016-01-22 Snecma Redresseur a calage variable pour compresseur de turbomachine comprenant deux anneaux internes
EP2722486B1 (fr) * 2012-10-17 2016-12-07 MTU Aero Engines AG Support de joint d'étanchéité pour ensemble statorique
FR3027343B1 (fr) 2014-10-15 2019-08-09 Safran Aircraft Engines Ensemble rotatif pour turbomachine comprenant un anneau de stator auto-porte
PL3409897T3 (pl) * 2017-05-29 2020-04-30 MTU Aero Engines AG Uszczelka maszyny przepływowej, sposób wytwarzania uszczelki oraz maszyna przepływowa
DE102017209682A1 (de) * 2017-06-08 2018-12-13 MTU Aero Engines AG Axial geteilter Turbomaschinen-Innenring

Also Published As

Publication number Publication date
CN115298415B (zh) 2025-10-28
FR3108358B1 (fr) 2024-03-22
WO2021186135A1 (fr) 2021-09-23
FR3108358A1 (fr) 2021-09-24
US20230125862A1 (en) 2023-04-27
US11982188B2 (en) 2024-05-14
CN115298415A (zh) 2022-11-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2885650C (fr) Carter et roue a aubes de turbomachine
FR2870884A1 (fr) Joint d'etancheite pour dispositifs de retenue d'aubages de turbines
EP2603670B1 (fr) Dispositif de blocage d'un pied d'une aube de rotor
CA2647057A1 (fr) Distributeur sectorise pour une turbomachine
EP3201438B1 (fr) Aube mobile de turbomachine, comprenant un ergot engageant une entaille de blocage d'un disque de rotor
CA2858797C (fr) Redresseur de compresseur pour turbomachine
EP1517006B1 (fr) Réalisation de l'étanchéité dans un turboréacteur pour le prélèvement cabine par un joint à brosse
EP4121637A1 (fr) Ensemble rotatif pour turbomachine comprenant une piece annulaire de serrage
FR2973829A1 (fr) Flasque d'etancheite pour etage de turbine de turbomachine d'aeronef, comprenant des tenons anti-rotation fendus
EP0716219B1 (fr) Distributeur monobloc sectorisé d'un stator de turbine de turbomachine
WO2022049338A1 (fr) Turbine pour turbomachine comprenant des clinquants de protection thermique
EP4088008B1 (fr) Aube pour une roue aubagée mobile de turbomachine d'aéronef, roue aubagée mobile, turbine et turbomachine associées
EP4041993B1 (fr) Distributeur de turbine à aubage en composite à matrice céramique traversé par un circuit de ventilation métallique
FR3085708A1 (fr) Dispositif d'etancheite ameliore pour ensemble rotatif de turbomachine
FR3160725A1 (fr) Ensemble statorique de turbine de turbomachine d’aeronef, presentant un flux d’air de purge statorique a efficacite renforcee
FR2988129A1 (fr) Systeme d'etancheite pour un distributeur d'une turbine de turbomachine, turbine et turbomachine correspondantes.
FR3072713A1 (fr) Secteur d'anneau de turbine pour turbomachine d'aeronef
FR3146948A1 (fr) Roue aubagee pour turbomachine d’aeronef, comprenant un dispositif d’amortissement dynamique realise a l’aide d’un organe de reconstitution d’une veine de circulation des gaz
FR3115819A1 (fr) Ensemble de stator de turbomachine d’aéronef, comprenant une structure externe formée de deux tronçons annulaires entourant une couronne aubagée de stator
FR3146932A1 (fr) Architecture pour joint d’étanchéité de turbomachine
WO2025181445A1 (fr) Dispositif de fixation amélioré pour distributeur de turbine de turbomachine
FR3085405A1 (fr) Pressurisation de la cavite inter-lechettes par derivation du flux de bypass
FR3113419A1 (fr) Distributeur d’une turbine de turbomachine
EP4684101A1 (fr) Roue aubagée pour turbomachine d'aéronef et turbomachine d'aéronef
FR3147834A1 (fr) Ensemble rotorique de turbine pour turbomachine

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20220831

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20241219