FR2891583A1 - Turbine comportant des secteurs d'etancheite demontables par l'amont - Google Patents

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Abstract

Turbine comportant une roue à aubes montée à l'intérieur d'une couronne de secteurs d'étanchéité d'un carter.Chaque secteur d'étanchéité comporte une embase (18) et une garniture intérieure (20) en regard de laquelle se déplacent les extrémités desdites aubes et l'embase comporte un crochet amont (26a) assemblé à une nervure intérieure (34a) du carter et ce crochet comporte une butée axiale annulaire (40) prenant appui contre une extrémité amont (42) de la nervure.

Description

2891583 1
L'invention se rapporte à une turbine, notamment la turbine basse pression d'un turboréacteur d'avion; elle concerne plus particulièrement un perfectionnement structurel des secteurs d'étanchéité agencés autour d'une roue de rotor, permettant notamment de faciliter le montage ou le démontage de tels secteurs d'étanchéité.
On connaît, par exemple, une turbomachine basse pression d'un turboréacteur comprenant plusieurs étages à veines divergentes, dites coniques, c'est-à-dire s'élargissant d'amont en aval. Dans la suite du texte, on utilise les termes "amont" et "aval" pour désigner les emplacements des éléments de structure les uns par rapport aux autres en suivant le sens d'écoulement des gaz dans la turbine.
Un tel étage comporte un carter abritant une roue de rotor constituée par des aubes mobiles portées par un moyeu monté en rotation autour d'un axe longitudinal de la turbine. Les aubes se déplacent à l'intérieur d'une couronne de secteurs d'étanchéité fixés à l'intérieur du carter.
Par exemple, le brevet US 6 341 938 décrit un exemple d'un tel secteur d'étanchéité. Celui-ci comporte une embase extérieure supportant une garniture intérieure en matériau abradable, par exemple à structure en nids-d'abeilles.
Les extrémités des aubes sont munies de nervures se déplaçant en rotation en regard de la couronne de secteurs d'étanchéité, c'est-à-dire plus particulièrement en regard de l'ensemble des garnitures montées côte à côte circonférentiellement. Typiquement, la couronne de garniture d'étanchéité peut être composée de vingt-deux secteurs courbes.
Il est connu que le montage ou le démontage de tels secteurs présente des difficultés. Dans les systèmes les plus récents, il est possible de les monter par l'amont. Cependant, chaque secteur doit être basculé pour que son extrémité aval puisse être glissée dans une cavité correspondante du carter avant de pouvoir être verrouillée, en position, à son extrémité amont. Cette manoeuvre est assez délicate. De plus, il est nécessaire de reculer le rotor pour dégager l'espace nécessaire. Malgré cela, l'espace dégagé n'est pas suffisant et il est nécessaire de tolérer un certain jeu entre les extrémités des aubes du rotor et la surface intérieure de la couronne de secteurs d'étanchéité. Ceci est défavorable du point de vue du rendement de la turbine.
2891583 2 Plus précisément, en considérant plus particulièrement la figure 1, on a représenté partiellement un étage d'une turbine basse pression d'un turboréacteur de type connu. Dans cet étage, la veine est conique, s'élargissant d'amont en aval.
Les éléments sont représentés en coupe selon un plan contenant l'axe de rotation du rotor de la turbine. On distingue un carter 11 à l'intérieur duquel est installée une roue 12 du rotor portant des aubes mobiles 13. Le carter porte en outre une couronne d'aubes fixes 15, adjacente axialement à la roue de rotor et située en aval de celle-ci.
Le carter 11 porte en outre une pluralité de secteurs d'étanchéité 17 formant une couronne. Les aubes mobiles 13 se déplacent en rotation en regard de cette couronne de secteurs d'étanchéité.
Chaque secteur d'étanchéité 17 comporte une embase 18 extérieure supportant une garniture intérieure 20 en matériau abradable.
Les extrémités radiales des aubes mobiles 13 sont munies de nervures étroites 21 se déplaçant en regard des garnitures d'étanchéité. Le jeu entre ces nervures et la paroi interne de la couronne de secteurs d'étanchéité doit être aussi faible que possible.
Les secteurs d'étanchéité se montent et se démontent du côté amont. A l'aval ils sont montés glissants dans des cavités 24 conformées à cet effet.
A l'amont, chaque embase 18 comporte un crochet amont 26 comportant une partie radiale 27 rattachée à ladite embase et prolongée vers l'amont par une partie saillante 28 s'étendant selon une portion cylindrique centrée sur l'axe de rotation. Ainsi, chaque crochet comporte un épaulement intérieur 30 de surface cylindrique. Par ailleurs, le carter 11 est conformé (à l'amont, c'est-à-dire en regard des crochets) avec une nervure intérieure annulaire 34 munie d'une gorge annulaire 35 ouverte du côté intérieur et recevant lesdites parties saillantes 28 de tous les crochets des secteurs d'étanchéité.
Un anneau de verrouillage 37 à section en C est monté entre un épaulement cylindrique extérieur 39 de ladite nervure et l'ensemble des épaulements intérieurs 30 des crochets. L'anneau de verrouillage est lui-même immobilisé axialement par la présence d'un distributeur amont fixe (non représenté). Avec un tel agencement, le montage ou le démontage par l'amont des secteurs d'étanchéité est possible mais délicat. Il est 2891583 3 nécessaire de reculer la roue de rotor 12 vers l'aval pour dégager un espace suffisant et, malgré cela, il faut faire basculer le secteur radialement vers l'intérieur pour pouvoir engager le crochet 26 dans la gorge 35. De plus, le recul du rotor ne permet pas de dégager un espace suffisant en sorte qu'on doit accepter un jeu e excessif entre les extrémités des aubes mobiles et la surface intérieure de la couronne de secteurs d'étanchéité.
L'invention vise une modification structurelle des moyens de fixation entre les secteurs d'étanchéité et le carter, permettant en premier lieu de faciliter le montage et le démontage de ces éléments.
Plus particulièrement, l'invention concerne une turbine comportant un carter abritant une roue à aubes, montée en rotation à l'intérieur d'une couronne de secteurs d'étanchéité fixés à l'intérieur dudit carter, dans laquelle chaque secteur d'étanchéité comporte une embase extérieure supportant une garniture intérieure en regard de laquelle se déplacent les extrémités desdites aubes, ladite embase comportant un crochet amont assemblé à une nervure intérieure annulaire dudit carter, caractérisée en ce que ledit crochet amont comporte une extrémité en forme de butée axiale annulaire s'étendant radialement vers l'extérieur et venant prendre appui contre une extrémité amont de ladite nervure.
Avec la structure définie ci-dessus, le montage (ou le démontage d'un secteur d'étanchéité) peut se faire par un mouvement essentiellement parallèle à l'axe, sans basculement.
Il n'est plus nécessaire de reculer le rotor et le jeu entre les aubes mobiles et la couronne de secteurs d'étanchéité peut encore être réduit, toutes choses égales par ailleurs.
La réduction de ce jeu radial entre le rotor et le stator permet de diminuer les fuites résiduelles et par conséquent d'augmenter le rendement de la turbine. Ceci diminue la consommation spécifique du moteur. La réduction de ces fuites d'air chaud provenant de la veine permet également de diminuer l'échauffement du carter. Par conséquent, la température du carter étant abaissée, on obtient une diminution du débit de refroidissement dudit carter, ce qui améliore encore la consommation spécifique du moteur.
En outre, la structure définie ci-dessus se prête bien au refroidissement de la nervure intérieure du carter et des éléments de structure voisins en organisant une circulation d'air le long de ceux-ci. Il suffit de percer des trous dans les crochets pour permettre une ventilation entre le carter et les secteurs d'étanchéité.
L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle- ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 représente partiellement en coupe une turbine conforme à l'art antérieur; - la figure 2 est une vue comparable à la figure 1 illustrant les perfectionnements conformes à l'invention; et -la figure 3 est une vue semblable à la figure 2 illustrant le montage d'un secteur d'étanchéité.
Sur la figure 2 où les modifications apparaissent clairement, les éléments de structures analogues à ceux de la figure 1 portent les mêmes références numériques et ne seront pas décrits à nouveau. Selon l'invention, par rapport à la figure 1, on modifie la forme des crochets et celle de la nervure intérieure.
Dans cet exemple, l'encastrement aval des secteurs d'étanchéité 17 n'est pas modifié.
Selon l'invention, chaque crochet amont 26a comporte une extrémité en forme de butée axiale annulaire 40 s'étendant radialement vers l'extérieur et venant prendre appui contre une extrémité amont 42 de la nervure 34a.
La nervure 34a, quant à elle est simplifiée; elle ne comporte plus de rainure intérieure puisque le crochet 26a vient prendre appui contre son extrémité amont. Elle comporte comme dans l'agencement connu de la figure 1 un épaulement cylindrique extérieur 39 permettant le montage de l'anneau de verrouillage 37. Par ailleurs, chaque crochet 26a de secteur d'étanchéité comporte un épaulement intérieur 30a de surface cylindrique. L'anneau de verrouillage 37 vient donc se monter entre ledit épaulement cylindrique extérieur 39 de la nervure 34a et l'ensemble des épaulement intérieurs 30a de ces secteurs.
De plus, chaque crochet 26a comporte au moins un trou de ventilation 45. Comme on le voit sur la figure 2, la présence de ces trous 2891583 5 permet un refroidissement efficace des crochets et de la nervure intérieure 34a du carter.
Comme on le voit sur la figure 3, le montage d'un secteur d'étanchéité 17 se fait par un mouvement essentiellement parallèle à l'axe de rotation, sans basculement. Il n'est pas nécessaire de repousser la roue de rotor 12 pour cette manoeuvre et le jeu entre les aubes mobiles 13 et les secteurs d'étanchéité 17 peut être réduit à une valeur minimum souhaitée.

Claims (4)

REVENDICATIONS
1. Turbine comportant un carter (11) abritant une roue à aubes, montée en rotation à l'intérieur d'une couronne de secteurs d'étanchéité (17) fixés à l'intérieur dudit carter, dans laquelle chaque secteur d'étanchéité comporte une embase extérieure (18) supportant une garniture intérieure (20) en regard de laquelle se déplacent les extrémités desdites aubes, ladite embase comportant un crochet amont assemblé à une nervure intérieure annulaire (34a) dudit carter, caractérisée en ce que ledit crochet amont (26a) comporte une extrémité en forme de butée axiale annulaire (40) s'étendant radialement vers l'extérieur et venant prendre appui contre une extrémité amont (42) de ladite nervure.
2. Turbine selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite nervure (34a) comporte un épaulement cylindrique extérieur (39), en ce que chaque crochet de secteur d'étanchéité comporte un épaulement intérieur (30a) de surface cylindrique et en ce qu'un anneau de verrouillage (37) à profil en C est monté entre l'épaulement cylindrique extérieur de ladite nervure et l'ensemble des épaulements intérieurs desdits secteurs.
3. Turbine selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que chaque crochet comporte au moins un trou de ventilation (45).
4. Turbine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit carter et ladite couronne de secteurs d'étanchéité définissent un étage à veine conique s'élargissant d'amont en aval.
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