FR2871847A1 - Montage d'un distributeur de turbine sur une chambre de combustion a parois en cmc dans une turbine a gaz - Google Patents
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Abstract
La turbine à gaz comprend une chambre de combustion annulaire (10) à parois interne (12) et externe (13) en matériau composite à matrice céramique, et un distributeur de turbine haute pression (20) solidaire d'une extrémité aval de la chambre de combustion et comprenant une pluralité de pales fixes (21) s'étendant entre les parois interne (22) et externe (23) d'une veine annulaire (24) d'écoulement, dans le distributeur, de flux gazeux issu de la chambre de combustion. Le distributeur de turbine (20) est en matériau composite à matrice céramique et est relié à l'extrémité aval de la chambre de combustion (10) par brasage.
Description
2871847 1
Arrière-plan de l'invention L'invention concerne les turbines à gaz, et plus particulièrement le montage d'un distributeur de turbine sur une chambre de combustion à parois en matériau composite à matrice céramique (CMC). Des domaines d'application de l'invention sont les turboréacteurs et turbopropulseurs d'avions et les turbines à gaz industrielles.
L'utilisation de CMC pour réaliser des parois de chambres de combustion de turbines à gaz a été proposée en raison des propriétés thermostructurales des CMC, c'est-à-dire leur capacité à conserver de bonnes propriétés mécaniques à des températures élevées. En effet, l'amélioration du rendement et la réduction de l'émission d'espèces polluantes conduit à rechercher une température de combustion plus élevée.
Le document FR 2 825 787 montre une chambre de combustion annulaire en CMC qui est reliée mécaniquement à un distributeur de turbine haute pression (étage d'entrée de la turbine). Le distributeur de turbine est formée d'aubes fixes comprenant des plates-formes entre lesquelles s'étendent des pales. Les plates-formes sont en métal et ont la forme de secteurs d'anneau dont les surfaces intérieures délimitent la veine d'écoulement, dans le distributeur, du flux gazeux issu de la chambre de combustion. La liaison mécanique est réalisée par boulonnage des parties d'extrémité aval des parois interne et externe de la chambre de combustion sur les plates-formes internes et externes du distributeur de turbine, tout en assurant en même temps la liaison mécanique avec des organes de liaison souples qui maintiennent l'ensemble chambre- distributeur entre des enveloppes interne et externe d'un carter métallique.
Le montage du distributeur de turbine sur la partie d'extrémité aval de la chambre de combustion et non pas, comme traditionnellement, par liaison mécanique directe avec le carter métallique apporte plusieurs avantages: meilleure garantie d'alignement des veines d'écoulement du flux gazeux en sortie de la chambre de combustion et dans le distributeur 2871847 2 et simplification de la réalisation de l'étanchéité à l'interface entre chambre de combustion et distributeur.
Il subsiste toutefois des difficultés tenant à l'assemblage de pièces en des matériaux (CMC et métal) ayant des coefficients de dilatation thermique différents. En outre, si l'étanchéité à l'interface entre chambre de combustion et distributeur de turbine peut être plus facilement assurée, il reste nécessaire d'assurer l'étanchéité entre les plates-formes en forme de secteurs d'anneau du distributeur.
Objet et résumé de l'invention L'invention a pour but de proposer un montage performant de distributeur de turbine sur une chambre de combustion à parois en CMC qui permette notamment une réduction du nombre de pièces nécessaires, donc une économie de masse, et une simplification structurelle.
Ce but est atteint grâce à une turbine à gaz comprenant une chambre de combustion annulaire à parois interne et externe en matériau composite à matrice céramique, un distributeur de turbine haute pression solidaire d'une extrémité aval de la chambre de combustion et comprenant une pluralité de pales fixes s'étendant entre les parois interne et externe d'une veine annulaire d'écoulement, dans le distributeur, de flux gazeux issu de la chambre de combustion, turbine à gaz dans laquelle, conformément à l'invention, le distributeur de turbine est en matériau composite à matrice céramique et est relié à l'extrémité aval de la chambre de combustion par brasage.
La réalisation du distributeur de turbine en CMC et sa liaison par brasage avec la chambre de combustion permet une économie de masse très importante, en comparaison avec un distributeur de turbine métallique, du fait de la plus faible densité des CMC, et permet de résoudre au mieux le problème de continuité entre la chambre et le distributeur.
Avantageusement, les parties d'extrémité aval des parois interne et externe de la chambre de combustion sont prolongées jusqu'à l'extrémité aval du distributeur de turbine et forment les parois interne et externe de la veine d'écoulement auxquelles les pales sont reliées par brasage. Ainsi, les prolongements des parois de la chambre de combustion 2871847 3 garantissent de la façon la plus simple la continuité et l'étanchéité de la veine d'écoulement du flux gazeux dans le distributeur de turbine.
Les pales peuvent être brasées, à une première extrémité radiale, dans des logements formés dans l'épaisseur d'une des parois interne et externe de la veine d'écoulement, et peuvent être engagées, à une deuxième extrémité radiale, dans des ouvertures formées dans l'une des parois interne et externe de la veine d'écoulement, en étant avantageusement brasées dans lesdites ouvertures.
L'ensemble formé par la chambre de combustion et le distributeur de turbine peut être maintenu à l'intérieur d'un carter métallique comprenant une enveloppe métallique interne et une enveloppe métallique externe au moyen d'organes de liaison internes et externes reliant ledit ensemble respectivement aux enveloppes interne et externe.
Selon un premier mode de réalisation, les organes de liaison comportent des pattes de liaison internes en matériau composite à matrice céramique ayant chacune une première extrémité reliée à l'enveloppe métallique interne et une deuxième extrémité reliée à l'ensemble chambre de combustion - distributeur de turbine, et des pattes de liaison externes en matériau composite à matrice céramique ayant chacune une première extrémité reliée à l'enveloppe métallique externe et une deuxième extrémité reliée à l'ensemble chambre de combustion - distributeur de turbine.
Avantageusement, les deuxièmes extrémités des pattes de liaison sont solidaires de viroles annulaires interne ou externe en matériau composite à matrice céramique reliées respectivement aux surfaces extérieures des prolongements de parois de la chambre de combustion formant les parois interne et externe de la veine d'écoulement dans le distributeur de turbine. Les extrémités radiales de pales traversant une des parois de la veine d'écoulement dans le distributeur peuvent alors être brasées sur une desdites viroles annulaires en CMC.
Avantageusement, la virole annulaire interne ou externe en CMC porte une partie qui coopère avec une bride solidaire de l'enveloppe métallique interne ou externe pour maintenir un joint d'étanchéité obturant à une extrémité aval l'espace annulaire entre l'ensemble chambre 2871847 4 de combustion - distributeur de turbine et l'enveloppe métallique interne ou externe.
Les premières extrémités des pattes de liaison internes et externes en CMC peuvent être fixées directement sur les enveloppes métalliques interne et externe, respectivement.
En variante, les premières extrémités des pattes de liaison internes et externes sont reliées aux enveloppes métalliques interne et externe par l'intermédiaire de pattes métalliques souples. Les pattes métalliques souples peuvent avoir des premières extrémités reliées aux pattes de liaison en matériau composite à matrice céramique et des deuxièmes extrémités solidaires d'une virole fixée à l'enveloppe métallique.
Selon un deuxième mode de réalisation, les organes de liaison comportent des pattes de liaison métalliques internes et externes ayant des premières extrémités reliées aux enveloppes métalliques interne et externe, respectivement, et des deuxièmes extrémités reliées à l'ensemble chambre de combustion - distributeur de turbine.
Les deuxièmes extrémités des pattes de liaison métalliques peuvent être solidaires de plates-formes métalliques sectorisées interne et externe fixées respectivement sur les prolongements de parois de la chambre de combustion formant parois interne et externe de la veine d'écoulement dans le distributeur de turbine.
Les plates-formes sectorisées peuvent être reliées mécaniquement à l'ensemble chambre de combustion - distributeur de turbine au moyen de vis traversant les prolongements de parois de la chambre de combustion formant les parois interne et externe du distributeur de turbine et vissées dans les pales. On peut utiliser des vis métalliques ou des vis en CMC.
Avantageusement, la plate-forme sectorisée interne ou externe porte une partie qui coopère avec une bride solidaire de l'enveloppe métallique interne externe pour maintenir un joint d'étanchéité annulaire obturant à une extrémité aval l'espace annulaire entre l'ensemble chambre de combustion - distributeur de turbine et l'enveloppe métallique interne ou externe.
Quant aux premières extrémités des pattes de liaison métalliques internes et externes, elles peuvent être solidaires de brides 2871847 5 respectives fixées aux enveloppes métalliques interne et externe, respectivement.
Selon une particularité avantageuse de l'invention, sont prévus des moyens autres que les organes de liaison pour verrouiller en rotation le distributeur de turbine par rapport à au moins l'une des enveloppes métalliques afin d'éviter que des efforts en rotation induits sur les pales du distributeur par le flux gazeux issu de la chambre de combustion soient repris par les organes de liaison.
Brève description des dessins
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description faite ciaprès, à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une vue en demi-coupe axiale d'une partie 15 d'une turbine à gaz selon un premier mode de réalisation conforme à l'invention; - la figure 2 montre partiellement, en perspective les parties d'extrémité aval des parois interne et externe de la chambre de combustion et leurs prolongements, dans le mode de réalisation de la figure 1; - les figures 3 et 4 sont des vues partielles en perspective montrant plus particulièrement les liaisons entre l'ensemble chambre de combustion - distributeur de turbine et les enveloppes métalliques interne et externe dans le mode de réalisation de la figure 1; - la figure 5 est une vue en demi-coupe axiale semblable à la figure 1 montrant une variante de réalisation des organes de liaison entre l'ensemble chambre de combustion - distributeur de turbine et les enveloppes métalliques interne et externe; - les figures 6 et 7 sont des vues partielles en perspective montrant plus particulièrement les organes de liaison selon la variante de réalisation de la figure 5; - la figure 8 est une vue partielle en demi-coupe axiale d'une partie d'une turbine à gaz selon un autre mode de réalisation conforme à l'invention; et - les figures 9 et 10 sont des vues partielles en perspective montrant les liaisons entre l'ensemble chambre de combustion - 2871847 6 distributeur de turbine et les enveloppes métalliques interne et externe dans le mode de réalisation de la figure 8.
Description détaillée de modes réalisation de l'invention La figure 1 montre en demi-coupe axiale une partie d'une turbine à gaz comprenant une chambre de combustion circulaire 10, un distributeur de turbine haute pression (HP) 20 situé en aval de la chambre de combustion (10) et relié directement à celle-ci, un carter métallique comprenant des enveloppes métalliques interne 30 et externe 40 et des pattes de liaison internes 50 et externes 60 maintenant l'ensemble chambre 10 - distributeur 20 dans le carter métallique. Dans ce qui suit, les termes amont et aval sont utilisés avec référence à la direction d'écoulement (flèche F) du flux gazeux issu de la chambre 10.
La chambre de combustion 10 est délimitée par une paroi annulaire interne 12 et une paroi annulaire externe 13 ayant même axe 11 et par une paroi de fond 14 fixée aux parois 12 et 13. De façon bien connue en soi, la paroi de fond 14 présente des ouvertures 14a réparties autour de l'axe 11 pour le logement d'injecteurs permettant l'injection de carburant et comburant dans la chambre 10. Les parois 12 et 13 de la chambre 10 sont en CMC, par exemple en matériau composite à matrice SiC, ainsi qu'éventuellement la paroi 14.
Le distributeur de turbine HP 20, qui constitue l'étage d'entrée de la turbine, comporte une pluralité d'aubes ou pales fixes réparties angulairement autour de l'axe 11. Les pales 21 sont solidaires à leurs extrémités de parois interne 22 et externe 23. Les faces intérieures des parois 22, 23 définissent la veine d'écoulement 24 dans le distributeur du flux gazeux issu de la chambre de combustion.
Selon une caractéristique de l'invention, le distributeur de turbine 20 est en CMC, avantageusement dans le même matériau que celui des parois 12 et 13 de la chambre 10, et est solidarisé avec l'extrémité aval des parois 12, 13 par brasage.
Dans l'exemple illustré, avantageusement, les parois 22 et 23 sont constituées par des prolongements des parois 12, 13 formant une seule pièce avec celles-ci. Comme le montre la figure 2, chaque pale 21 en CMC est montée entre les parois 22, 23 en ayant une extrémité radiale disposée dans un logement, ou empreinte, formé dans une partie de 2871847 7 l'épaisseur d'une des parois 22, 23, par exemple la paroi 22 et en ayant son autre extrémité radiale engagée dans une ouverture débouchante formée dans l'autre paroi 23. Les empreintes 22a et ouvertures 23 ont des formes correspondant à celles des parties d'extrémités radiales des pales 21. On pourra bien entendu prévoir des empreintes non débouchantes dans la paroi 23 et des ouvertures dans la paroi 22.
La liaison des pales 21 avec les parois 22, 23 est réalisée par brasage. Une liaison brasée est ménagée au fond des empreintes 22a et, éventuellement le long des bords latéraux de celles-ci, les empreintes 22a ayant alors une dimension légèrement supérieure à celle des parties d'extrémité des pales 21 qui y sont engagées. Une liaison brasée est ménagée le long des bords latéraux des ouvertures 23a, les ouvertures 23a ayant une dimension légèrement supérieure à celle des parties d'extrémité des pales 21 qui y sont engagées.
L'enveloppe métallique interne 30 est en deux parties 31, 32 réunies par boulonnage au niveau de brides internes respectives 31a, 32a. De même, l'enveloppe métallique externe 40 comprend deux parties 41, 42 réunies par boulonnage au niveau de brides externes respectives 41a, 42a. L'espace 33, entre la paroi 12 et l'enveloppe interne 30, et l'espace 43, entre la paroi 13 et l'enveloppe externe 40, sont parcourus par un flux secondaire d'air de refroidissement (flèches f) contournant la chambre 10. Des perforations (non représentées) sont avantageusement formées dans les parois 12, 13, pratiquement jusqu'à leur raccordement avec les parois 22, 23, permettant à de l'air circulant dans les espaces 33, 43 de former et entretenir un film de refroidissement le long des surfaces intérieures des parois 12, 13, protégeant celles-ci.
L'ensemble formé par la chambre de combustion 10 et le distributeur de turbine 20 est maintenu dans le carter métallique au moyen d'organes de liaison internes et externes qui le relient aux enveloppes interne 30 et externe 40.
Dans le mode de réalisation des figures 1, 3, 4, les organes de liaison internes comportent des pattes de liaison 50 en CMC. A une première extrémité, les pattes 50 sont fixées à l'enveloppe 30 par boulonnage, les parties d'extrémité 51 présentant des orifices 51a traversés par des tiges filetées 35 solidaires de l'enveloppe 30 et sur lesquelles sont engagés des écrous 35a. A leur deuxième extrémité, les 2871847 8 pattes 50 sont solidaires d'une virole d'extrémité interne annulaire 52 en CMC qui les réunit. La virole 52 est avantageusement réalisée en une seule pièce avec les pattes 50. Comme le montre la figure 3, la virole 52 est appliquée contre la surface extérieure de la paroi interne 22 du distributeur. La virole 52 est solidarisée avec la paroi 22. La liaison peut être réalisée notamment par brasage, par implantation de pièces de liaison (ou "pin'sage") ou encore par couture.
De façon similaire, les organes de liaison externes comportent des pattes de liaison 60 en CMC. A une 'première extrémité, les pattes 60 sont fixées à l'enveloppe 40 par boulonnage, les parties d'extrémité 61 des pattes 60 présentant des orifices 61a traversés par des tiges filetées 45 solidaires de l'enveloppe 40 et sur lesquelles sont engagés des écrous 45a. A leur deuxième extrémité, les pattes 60 sont solidaires d'une virole d'extrémité annulaire externe 62 en CMC qui les réunit. La virole 62 est appliquée contre la surface extérieure de la paroi externe 23 du distributeur. La virole 62 est solidarisée avec la paroi 23. La liaison peut être réalisée notamment par brasage, par implantation de pièces de liaison (ou "pin'sage") ou encore par couture.
Dans l'exemple illustré, les viroles interne 52 et externe 62 couvrent pratiquement toute la surface extérieure des parois 22 et 23 en s'étendant pratiquement jusqu'aux extrémités aval de celles-ci. Toutefois, le brasage des viroles 52, 62 sur les parois 22, 23 pourra être réalisé le long d'une ou plusieurs bandes circonférentielles continues s'étendant sur une partie seulement de la longueur des parois 22, 23 (en direction axiale).
Avantageusement, la virole externe 62 est brasée également sur les faces d'extrémité radiales des pales 21 qui traversent les ouvertures 231 Le brasage de ces extrémités radiales des pales 21 sur les bords des ouvertures 23a pourra alors être omis, les extrémités radiales des pales étant alors engagées sans jeu dans les ouvertures 23a.
Pour le brasage des pales 21 sur les parois 22, 23 et des viroles 52, 62 sur ces mêmes parois, on pourra utiliser toute brasure connue pour l'assemblage de matériaux CMC. Par exemple, plus particulièrement dans le cas de matériaux composites à matrice en carbure de silicium, on pourra utiliser des brasures telles que celles décrites dans les documents 2871847 9 EP 806 402 ou US 5 975 407, ou la brasure "Ticusil" de la société Wesgo Metals.
Afin d'absorber les dilatations différentielles entre le CMC et le métal des enveloppes 30, 40, les pattes de liaison 50, 60 présentent une certaine souplesse, c'est-à-dire une capacité de déformation élastique. Celle-ci peut être conférée en donnant aux pattes 50, 60 une forme courbée ou repliée, par exemple en forme de S. La virole interne 52 porte une bride annulaire radiale 56 qui coopère avec une bride radiale 36 solidaire de l'enveloppe interne au niveau sensiblement de l'extrémité aval du distributeur de turbine, pour maintenir un joint d'étanchéité annulaire 37. Le joint 37 est par exemple du type "oméga" et ferme l'espace 33 à son extrémité aval. Le joint 37 est logé dans une rainure 36a formée dans la face amont de la bride 36 et s'appuie sur la face aval de la bride 56.
La virole externe 62 porte également une bride annulaire radiale 66 qui coopère avec une bride radiale 46 solidaire de l'enveloppe externe 40 au niveau sensiblement de l'extrémité aval du distributeur de turbine pour maintenir un joint d'étanchéité annulaire 47. Le joint 47 ferme l'espace 43 à son extrémité aval. Le joint 47 est par exemple du type à lamelles. Il est retenu dans un logement 66a, formé à l'extrémité de la bride 66, au moyen de goupilles 47a. A l'extérieur du logement 66a, le joint 47 s'appuie sur une nervure 46a formée à la face amont de la bride 46.
Bien entendu, les joints 37 et 47 pourront avoir d'autres formes, 25 par exemple un joint de type "oméga" pour le joint 47 et un joint à lamelles pour le joint 37.
La bride 36 porte en outre des doigts de blocage 38 qui verrouillent les brides 36 et 56 en rotation autour de l'axe 11 en s'engageant dans des logements 56a de la bride 56.
Ainsi, via la bride 56 et le brasage de la virole 52 sur la paroi 22, le distributeur de turbine 20 est bloqué en rotation autour de l'axe 11. Les efforts induits sur les pales 21 par le flux gazeux traversant le distributeur ne sont donc pas repris par les pattes de liaison 50, 60 qui peuvent être simplement dimensionnées pour supporter l'ensemble chambre de combustion - distributeur de turbine.
2871847 10 Un blocage en rotation entre le distributeur 20 et l'enveloppe métallique externe pourra aussi être prévu, soit en remplacement du blocage par rapport à l'enveloppe métallique interne, soit en complément, afin de mieux répartir les efforts. A cet effet, par exemple, les goupilles 47a de fixation du joint 47 peuvent être prolongées vers l'aval pour s'engager dans des logements formés dans la bride 46.
On notera encore que des perçages ou multiperforations pourront être formés à travers l'assemblage virole 52 - paroi 22 et à travers l'assemblage virole 62 - paroi 23 afin de permettre un refroidissement des pales 21 et des surfaces intérieures des parois 22, 23 du distributeur par injection d'air prélevé des espaces 33 et 43.
Les figures 5 à 7 illustrent une variante de réalisation qui se distingue du mode de réalisation des figures 1 à 4 en ce que les pales de liaison 50, 60 en CMC sont reliées aux enveloppes interne et externe du carter métallique non pas directement, mais par l'intermédiaire de pattes métalliques souples 70, 80. Les éléments communs avec ceux du mode de réalisation des figures 1 à 4 portent les mêmes références et ne seront pas à nouveau décrits.
Les pattes métalliques 70, 80 ont une première extrémité 71, 81 reliée par boulonnage (73, 83) à une première extrémité 51, 61 d'une patte 50, 60 respective. A leur autre extrémité, les pattes 70 sont solidaires d'une virole 72 dont une partie terminale 72a forme une bride qui est reliée à l'enveloppe métallique interne 30 par pincement entre les brides 31a, 32a. Les pattes 70 et la virole 72 sont formées en une seule pièce. A leur extrémité, les pattes 80 sont solidaires d'une virole 82 qui présente des trous 82a. Ces derniers sont traversés par des tiges filetées 48 solidaires de l'enveloppe 40 et sur lesquelles sont engagés des écrous 48a. Bien entendu, d'autres modes de fixation des viroles 72, 82 aux parois 30, 40 pourront être prévus.
Les pattes métalliques souples 70, 80 ont une forme courbée ou repliée, par exemple en S (pattes 70) ou en V (pattes 80). Elles sont donc élastiquement déformables et peuvent suppléer une capacité insuffisante de déformations élastiques des pattes 50, 60 en CMC pour s'adapter aux dilatations différentielles entre la chambre de combustion 10 et le carter métallique 30-40.
2871847 11 Les figures 8 à 10 illustrent un deuxième mode particulier de réalisation de l'invention qui se distingue de celui des figures 1 à 4 par le fait que les organes de liaison supportant l'ensemble chambre de combustion - distributeur de turbine dans le carter métallique sont métalliques, et ne comportent pas de pattes en CMC, et ne sont pas reliés audit ensemble par brasage. Les éléments communs aux modes de réalisation des figures 1 à 4 et des figures 8 à 10 portent les mêmes références et ne seront pas à nouveau décrits.
Les organes de liaison internes comportent des pattes métalliques 150 qui sont reliées à une première extrémité à l'enveloppe interne 30 et qui sont solidaires, à une deuxième extrémité, d'une plate-forme sectorisée 152.
A leur première extrémité, les pattes métalliques 150 peuvent être fixées à l'enveloppe interne 30 directement ou par l'intermédiaire d'une virole annulaire 151 dont une partie terminale 151a forme une bride qui est reliée à l'enveloppe 30 par pincement entre les brides 31a et 32a.
La plate-forme 152 est formée de secteurs d'anneau 152a qui sont appliqués sur la surface extérieure de la paroi 22, pratiquement depuis le raccordement avec la paroi 12 jusqu'à l'extrémité aval du distributeur 20. Les secteurs de plate-forme 152a sont légèrement séparés les uns des autres en direction circonférentielle pour permettre, dans cette direction une variation dimensionnelle différentielle par rapport à la paroi 22 en CMC.
Les secteurs de plate-forme 152a sont reliés à l'ensemble chambre de combustion 10 - distributeur 20 au moyen de vis 153 qui traversent des trous formés dans les secteurs 152a et la paroi 22, qui sont vissées dans des trous borgnes taraudés formés radialement dans des pales 21 et qui s'appuient sur des bossages 153a formés sur les secteurs de plate-forme 152a.
La plate-forme sectorisée 152 porte en outre une bride radiale 156 qui est semblable à la bride 56 des figures 1 et 3 et coopère avec la bride 36 pour maintenir le joint d'étanchéité annulaire 37 et verrouiller le distributeur 20 en rotation autour de l'axe 11, les doigts de blocage 38 s'engageant dans des logements 156a de la bride 156.
Les organes de liaison externes comportent des pattes métalliques 160 qui sont reliées à une première extrémité à l'enveloppe 2871847 12 externe 40 et qui sont solidaires, à une deuxième extrémité, d'une plate-forme sectorisée 162.
A leur première extrémité, les pattes métalliques 160 sont fixées à l'enveloppe métallique externe 40 soit directement, soit comme illustré, par l'intermédiaire d'une virole formant couronne 161. La couronne 161 présente des trous 161a traversés par des tiges filetées 49 solidaires de l'enveloppe 40 et sur lesquelles sont engagés des écrous 49a.
La plate-forme 162 est formée de secteurs d'anneau 162a qui sont appliqués sur la surface extérieure de la paroi 23, pratiquement depuis le raccordement avec la paroi 13 jusqu'à l'extrémité aval du distributeur 20. Les secteurs de plate-forme 162a sont légèrement espacés les uns des autres en direction circonférentielle, comme les secteurs de plate-forme 152a.
La liaison entre les secteurs de plate-forme 152a et l'ensemble chambre de combustion 10 - distributeur 20 est réalisée par des vis 163 qui traversent des trous formés dans les secteurs 162a et la paroi 23, qui sont vissées dans des trous borgnes taraudés formés dans des pales 21 et qui s'appuient sur des bossages 163a formés sur les secteurs de plateforme 162a.
Les vis 163, de même que les vis 162, peuvent être en un matériau CMC, par exemple semblable à celui des parois 22, 23 et pales 21, ou être métalliques.
La plate-forme sectorisée 162 porte en outre une bride radiale 166 qui est semblable à la bride 66 des figures 1 et 4 et coopère avec la bride 46 pour maintenir le joint d'étanchéité annulaire 47.
Les pattes 160, la couronne 161 et la plate-forme sectorisée 162 sont avantageusement réalisées en une seule pièce, de même que les pattes 150, la virole 151 et la plate-forme sectorisée 152.
Des orifices (non représentés) peuvent être formés à travers la plateforme sectorisée 152 et la paroi 22, de même qu'à travers la plate-forme sectorisée 162 et la paroi 23 pour refroidir les pales 21 et les surfaces intérieures des parois 22, 23, par injection d'air prélevé dans les espaces 33 et 43.
Les pattes métalliques 150 et 160 présentent une forme courbée ou repliée, par exemple en S, leur conférant la capacité de déformation élastique nécessaire pour s'adapter aux variations 2871847 13 dimensionnelles différentielles entre l'ensemble chambre de combustion 10 - distributeur 20 et le carter métallique. Le mode de réalisation des figures 7 à 10 peut être choisi, au lieu de celui des figures 1 à 4, lorsque les pattes de liaison en CMC ne présentent pas la souplesse requise pour cette adaptation.
15 20 25 30
Claims (2)
14 REVENDICATIONS
1. Turbine à gaz comprenant une chambre de combustion annulaire (10) à parois interne (12) et externe (13) en matériau composite à matrice céramique, un distributeur de turbine haute pression (20) solidaire d'une extrémité aval de la chambre de combustion et comprenant une pluralité de pales fixes (21) s'étendant entre les parois interne (22) et externe (23) d'une veine annulaire (24) d'écoulement, dans le distributeur, de flux gazeux issu de la chambre de combustion, caractérisée en ce que le distributeur de turbine (20) est en matériau composite à matrice céramique et est relié à l'extrémité aval de la chambre de combustion (10) par brasage.
2. Turbine à gaz selon la revendication 1, caractérisée en ce que les parties d'extrémité aval des parois interne (12) et externe (13) de la chambre de combustion (10) sont prolongées jusqu'à l'extrémité aval du distributeur de turbine (20) et forment les parois interne (22) et externe (23) de la veine d'écoulement (24) auxquelles les pales (21) sont reliées par brasage.
3. Turbine à gaz selon la revendication 2, caractérisée en ce que les pales (21) sont brasées à une première extrémité radiale, dans des logements ou empreintes (22a) formés dans l'épaisseur d'une des parois interne et externe de la veine d'écoulement (24).
4. Turbine à gaz selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisée en ce que les pales (21) sont engagées, à une deuxième extrémité radiale, dans des ouvertures (23a) formées dans l'une des parois interne et externe de la veine d'écoulement (24).
5. Turbine à gaz selon la revendication 4, caractérisée en ce que les pales (21) sont brasées à leurs deuxièmes extrémités radiales dans lesdites ouvertures (23a).
6. Turbine à gaz selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans laquelle l'ensemble formé par la chambre de combustion (10) et le distributeur de turbine (20) est maintenu à l'intérieur d'un carter métallique comprenant une enveloppe métallique interne (30) et une enveloppe métallique externe (40) au moyen d'organes de liaison internes et externes reliant ledit ensemble respectivement aux enveloppes interne et externe, 2871847 15 caractérisée en ce que les organes de liaisons comportent: des pattes de liaison internes (50) en matériau composite à matrice céramique ayant chacune une première extrémité reliée à l'enveloppe métallique interne (30) et une deuxième extrémité reliée à l'ensemble chambre de combustion (10) - distributeur de turbine (20), et des pattes de liaison externes (60) en matériau composite à matrice céramique ayant chacune une première extrémité reliée à l'enveloppe métallique externe (40) et une deuxième extrémité reliée à l'ensemble chambre de combustion (10) - distributeur de turbine (20).
7. Turbine à gaz selon la revendication 6, caractérisée en ce que les deuxièmes extrémités des pattes de liaison (50, 60) sont solidaires de viroles annulaires interne ou externe (52, 62) en matériau composite à matrice céramique reliées respectivement aux surfaces extérieures de prolongements de parois de la chambre de combustion formant les parois interne (22) et externe (23) de la veine d'écoulement (24) dans le distributeur de turbine (20).
8. Turbine à gaz selon les revendications 5 et 7, caractérisée en ce que les deuxièmes extrémités radiales des pales (21) sont brasées également sur une (62) desdites viroles annulaires.
9. Turbine à gaz selon l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisée en ce que la virole annulaire interne ou externe (52, 62) porte une partie (56, 66) qui coopère avec une bride (36, 46) solidaire de l'enveloppe métallique interne ou externe (30, 40) pour maintenir un joint d'étanchéité (37, 47) obturant à une extrémité aval l'espace annulaire (33, 43) entre l'ensemble chambre de combustion (10) - distributeur de turbine (20) et l'enveloppe métallique interne ou externe.
10. Turbine à gaz selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisée en ce que les premières extrémités des pattes de liaison internes (50) et externes (60) sont fixées directement sur les enveloppes métalliques respectivement interne (30) et externe (40).
11. Turbine à gaz selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisée en ce que les premières extrémités des pattes de liaison internes (50) et externes (60) sont reliées aux enveloppes métalliques interne (30) et externe (40) par l'intermédiaire de pattes métalliques souples (70, 80).
2871847 16 12. Turbine à gaz selon la revendication 11, caractérisée en ce que les pattes métalliques souples (70, 80) ont des premières extrémités reliées aux pattes de liaison (50, 60) en matériau composite à matrice céramique et des deuxièmes extrémités solidaires d'une virole (72, 82) fixée à l'enveloppe métallique.
13. Turbine à gaz selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans laquelle l'ensemble formé par la chambre de combustion (10) et le distributeur de turbine (20) est maintenu à l'intérieur d'un carter métallique comprenant une enveloppe métallique interne (30) et une enveloppe métallique externe (40) au moyen d'organes de liaison internes et externes reliant ledit ensemble respectivement aux enveloppes interne et externe, caractérisée en ce que les organes de liaison comportent des pattes de liaison métalliques internes (150) et externes (160) ayant des premières extrémités reliées aux enveloppes métalliques interne (30) et externe (40), respectivement, et des deuxièmes extrémités reliées à l'ensemble chambre de combustion (10) - distributeur de turbine (20).
14. Turbine à gaz selon la revendication 13, caractérisée en ce que les deuxièmes extrémités des pattes de liaison métalliques sont solidaires de plates-formes métalliques sectorisées interne (152) et externe (162) fixées respectivement sur les prolongements de parois de la chambre de combustion formant parois interne (22) et externe (23) de la veine d'écoulement (24) dans le distributeur de turbine.
15. Turbine à gaz selon la revendication 14, caractérisée en ce que les plates-formes sectorisées (152, 162) sont reliées mécaniquement à l'ensemble chambre de combustion (10) - distributeur de turbine (20) au moyen de vis (153, 163) traversant les prolongements de parois de la chambre de combustion formant les parois interne (22) et externe (23) de la veine d'écoulement (24) dans le distributeur de turbine et vissées dans les pales (21).
16. Turbine à gaz selon la revendication 15, caractérisée en ce que les vis sont métalliques.
17. Turbine à gaz selon la revendication 15, caractérisée en ce que les vis sont en matériau composite à matrice céramique.
18. Turbine à gaz selon l'une quelconque des revendications 14 35 à 17, caractérisée en ce que la plate-forme sectorisée interne ou externe (152, 162) porte une partie (156, 166) qui coopère avec une bride (36, 2871847 17 46) solidaire de l'enveloppe métallique interne externe (30, 40) pour maintenir un joint d'étanchéité annulaire (37, 47) obturant à une extrémité aval l'espace annulaire (33, 43) entre l'ensemble chambre de combustion (10) - distributeur de turbine (20) et l'enveloppe métallique interne ou externe.
19. Turbine à gaz selon l'une quelconque des revendications 13 à 18, caractérisée en ce que les premières extrémités des pattes de liaison métalliques internes (150) et externes (160) sont solidaires de viroles respectives (151, 161) fixées aux enveloppes métalliques interne (30) et externe (40), respectivement.
20. Turbine à gaz selon l'une quelconque des revendications 1 à 19 dans laquelle l'ensemble formé par la chambre de combustion (10) et le distributeur de turbine (20) est maintenu à l'intérieur d'un carter métallique comprenant une enveloppe métallique interne (30) et une enveloppe métallique externe (40) au moyen d'organes de liaison internes et externes reliant ledit ensemble respectivement aux enveloppes interne et externe, caractérisée en ce que sont prévus des moyens autres que les organes de liaison pour verrouiller en rotation le distributeur de turbine (20) par rapport à au moins l'une des enveloppes métalliques (30, 40) afin d'éviter que des efforts en rotation induits sur les pales du distributeur par le flux gazeux issu de la chambre de combustion soient repris par les organes de liaison.
21. Turbine à gaz selon la revendication 20 dépendant de l'une quelconque des revendications 7 à 12, caractérisée en ce que les moyens de verrouillage en rotation comportent des éléments de blocage (38) reliant en rotation au moins l'une des viroles annulaires interne (52) ou externe (62) avec une bride (36, 46) solidaire de l'enveloppe métallique interne ou externe correspondante.
22. Turbine à gaz selon la revendication 20 dépendant de l'une quelconque des revendications 14 à 19, caractérisée en ce que les moyens de verrouillage en rotation comportent des éléments de blocage (38) reliant en rotation au moins l'une des plates-formes sectorisées interne (152) et externe (162) avec une bride (36, 46) solidaire de l'enveloppe métallique interne ou externe correspondante.
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