FR2979661A1 - Element de distributeur de turbine ou de redresseur de compresseur en materiau composite pour turbomachine, distributeur ou redresseur forme de tels elements et turbomachine incorporant un tel distributeur ou redresseur - Google Patents

Abstract

Un élément de distributeur de turbine ou de redresseur de compresseur pour turbomachine en matériau composite à matrice céramique comprend une plate-forme intérieure (14), une plate-forme extérieure (16) et au moins une pale (18) s'étendant entre les plates-formes intérieure et extérieure. La ou chaque pale (18) s'étend au-delà de la plate-forme extérieure du côté extérieur, pour former un prolongement extérieur de pale (26) et des gorges d'accrochage (26a, 26b) sont formées sur deux bords opposés du prolongement extérieur de pale pour le montage dans un carter au moyen de crochets (44, 46). Des gorges d'accrochage (24a, 24b) peuvent être formées sur deux bords opposés d'un prolongement intérieur de pale pour supporter un anneau (50) support d'abradable.

Description

9 7966 1 1 Arrière-plan de l'invention L'invention se rapporte aux turbomachines, notamment aux turbomoteurs aéronautiques ou turbines industrielles, plus particulièrement aux distributeurs de turbine et aux redresseurs de compresseur pour de telles turbomachines. L'amélioration des performances des turbomachines et la réduction de leurs émissions polluantes conduit à envisager des températures de fonctionnement de plus en plus élevées.

Pour des éléments de parties chaudes de turbomachines, il a donc été proposé d'utiliser des matériaux composites à matrice céramique (CMC). En effet, ces matériaux possèdent des propriétés thermostructurales remarquables, c'est-à-dire des propriétés mécaniques qui les rendent aptes à constituer des éléments de structure et la capacité à conserver ces propriétés à des températures élevées. De surcroît, les matériaux CMC ont une masse volumique bien inférieure à celle des matériaux métalliques utilisés traditionnellement pour des éléments de parties chaudes de turbomachines. Ainsi, les documents WO 2010/061140, WO 2010/116066 et 20 WO 2011/080443 décrivent la réalisation d'aubes de roues mobiles de turbomachines en CMC à plate-forme et talon intégrés. L'utilisation de matériaux CMC pour des distributeurs de turbine a aussi été proposée, notamment dans le document WO 2010/146288. Un distributeur de turbine métallique traditionnel est formé de 25 plusieurs secteurs assemblés, chaque secteur comprenant une plate-forme intérieure, une plate-forme extérieure et une pluralité de pales s'étendant entre les plates-formes intérieure et extérieure et solidaires de celles-ci. Les plates-formes intérieure et extérieure délimitent la veine d'écoulement de gaz dans le distributeur. En outre, du côté extérieur, la plate-forme 30 extérieure est solidaire de crochets ou pattes destinées à l'accrochage du distributeur dans un carter de turbine. Par ailleurs, du côté intérieur, la plate-forme intérieure peut supporter un anneau de matériau abradable coopérant avec des léchettes d'étanchéité solidaires du rotor de turbine. La réalisation en matériau CMC de secteurs de distributeur 35 ayant une géométrie semblable à celle de secteurs de distributeur métalliques est complexe, en particulier pour intégrer au niveau des plates-formes les fonctions de reconstitution de veine, d'accrochage au carter de turbine et de support d'abradable, et ce même dans le cas de secteurs de distributeur limités à des éléments unitaires mono-pales. Un problème similaire se pose pour la réalisation de redresseurs de compresseur en matériau composite, qu'il s'agisse de matériau CMC pour les redresseurs exposés en service aux températures les plus élevées, ou de matériau composite à matrice organique (CMO) lorsque les températures rencontrées en service sont compatibles avec l'utilisation de matériau CMO. En effet, pour un redresseur de compresseur, on retrouve la nécessité d'intégrer au niveau de plates-formes les fonctions de reconstitution de veine, de fixation à un carter de compresseur et éventuellement de support d'abradable. Objet et résumé de l'invention L'invention a pour but de proposer une architecture d'élément de distributeur de turbine ou de redresseur de compresseur en matériau composite permettant une réalisation relativement aisée de celui-ci tout en intégrant les fonctions nécessaires de reconstitution de veine ainsi que d'accrochage à un carter et éventuellement de support d'abradable.

Par "élément de distributeur ou de redresseur" on entend ici aussi bien une aube de distributeur ou redresseur monopale qu'un secteur de distributeur ou redresseur multi-pales. Selon un premier aspect de l'invention, ce but est atteint grâce à un élément de distributeur de turbine ou de redresseur de compresseur pour turbomachine, l'élément de distributeur ou de redresseur étant en matériau composite et comprenant une plate-forme intérieure, une plate-forme extérieure et au moins une pale s'étendant entre les plates-formes intérieure et extérieure, élément de distributeur ou de redresseur dans lequel la ou chaque pale s'étend au-delà de la plate-forme extérieure, du côté extérieur, pour former un prolongement extérieur de pale et des gorges d'accrochage sont formées dans deux bords opposés du prolongement extérieur de pale. Avantageusement, la ou chaque pale s'étend au-delà de la plate-forme intérieure, du côté intérieur, pour former un prolongement intérieur de pale et des gorges d'accrochage sont formées dans deux bords opposés du prolongement intérieur de pale.

L'invention vise alors aussi un distributeur de turbine ou un redresseur de compresseur de turbomachine formé de plusieurs éléments de distributeur ou redresseur et relié du côté intérieur à un anneau support de matériau abradable par l'intermédiaire de crochets annulaires qui sont solidaires de l'anneau support de matériau abradable et dont des extrémités pénètrent dans les gorges d'accrochage formées dans les bords opposés de prolongements intérieurs des pales des éléments de distributeur ou de compresseur. L'invention vise aussi une turbine de turbomachine comprenant un carter de turbine et un distributeur de turbine formé de plusieurs éléments de distributeur tels que définis ci-avant assemblés entre eux, le distributeur de turbine étant supporté par le carter de turbine par l'intermédiaire de crochets annulaires dont des extrémités pénètrent dans les gorges d'accrochage des prolongements extérieurs des pales des éléments de distributeur. L'invention vise encore un compresseur de turbomachine comprenant un carter de compresseur et un redresseur de compresseur formé de plusieurs éléments de redresseur tels que définis ci-avant assemblés entre eux, le redresseur de compresseur étant supporté par le carter de compresseur au moyen de crochets annulaires dont des extrémités pénètrent dans les gorges d'accrochage des prolongements extérieurs des pales des éléments de redresseur. De préférence, l'ensemble des éléments de distributeur ou de redresseur est immobilisé par rapport au carter de turbine ou de 25 compresseur au moyen d'au moins une butée d'arrêt en direction circonférentielle. Avantageusement, le distributeur de turbine ou le redresseur de compresseur est relié du côté intérieur à un anneau support de matériau abradable par l'intermédiaire de crochets annulaires solidaires de l'anneau 30 support de matériau abradable et dont des extrémités pénètrent dans des gorges d'accrochage formées dans deux bords opposés de prolongements intérieurs des pales des éléments de distributeur ou des éléments de redresseur. Ainsi, l'invention est remarquable en ce que la fonction 35 d'accrochage au carter de turbine ou de compresseur et éventuellement d'accrochage d'un anneau support d'abradable requièrent simplement un prolongement des pales du côté extérieur et éventuellement du côté intérieur et la formation de gorges d'accrochage. Brève description des dessins L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description faite ci-après, à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue très schématique partielle en coupe d'une turbine basse pression de turbomachine comprenant un distributeur de turbine formé d'éléments de distributeur selon l'invention ; - la figure 2 est une vue schématique en perspective d'une aube de distributeur mono-pale. - les figures 3 et 4 sont des vues de détail en coupe axiale (plan III-III de la figure 4) et radiale (plan IV-IV de la figure 3) montrant une butée circonférentielle entre élément de distributeur et crochet de support dans la turbine de la figure 1 ; - les figures 5 et 6 sont des vues de détail en coupe axiale (plan V-V de la figure 6) et radiale (plan VI-VI de la figure 5) montrant un élément de compensation de jeu et de dilatation différentielle entre éléments de distributeur et crochets de support dans la turbine de la figure 1 ; - les figures 7 à 10 illustrent très schématiquement des étapes successives d'un mode de réalisation d'une préforme fibreuse pour une aube de distributeur telle que celle de la figure 2 ; - la figure 11 indique des étapes successives d'un mode de réalisation d'un procédé de fabrication d'un secteur de distributeur multipales en CMC à partir d'aubes telles que celle de la figure 2 ; - la figure 12 est une vue schématique en perspective d'un secteur de distributeur de turbine tel qu'obtenu par le procédé de la figure 11 ; - la figure 13 indique des étapes successives d'un autre mode de réalisation d'un procédé de fabrication d'un secteur de distributeur multi-pales en matériau CMC ; - la figure 14 est une vue très schématique partielle en demi-35 coupe axiale d'un compresseur de turbomachine comprenant un 2 9 7966 1 5 redresseur de compresseur formé d'éléments de redresseur selon l'invention ; - la figure 15 est une vue schématique en perspective d'une aube de redresseur mono-pale ; 5 - la figure 16 indique des étapes successives d'un mode de réalisation d'un secteur de redresseur multi-pales en matériau CM0 ; et - la figure 17 est une vue de détail montrant une variante de réalisation. 10 Description détaillée de modes de réalisation Une turbine basse pression multi-étages d'une turbomachine, par exemple un turbomoteur aéronautique, telle que montrée partiellement sur la figure 1 comprend une pluralité de distributeurs fixes 10 qui alternent avec des roues mobiles 30 et sont montés dans un carter 15 de turbine 40. Chaque roue mobile 30 comprend une pluralité d'aubes 32 ayant une plate-forme intérieure 34, une plate-forme extérieure ou talon 36 et une pale 38 s'étendant entre les plates-formes 34 et 36. Sous la plate-forme 34, l'aube se prolonge par un pied engagé dans un logement 20 d'un disque 33. Du côté extérieur, le talon 36 supporte des léchettes 37 en regard d'un matériau abradable 41 porté par un anneau sectorisé 42, pour assurer l'étanchéité aux sommets des aubes 32. Les aubes 32 peuvent être des aubes métalliques traditionnelles ou des aubes en matériau CMC obtenues par exemple comme décrit dans 25 les documents précités WO 2010/061140, WO 2010/116066 ou WO 2011/080443. Au moins l'un des distributeurs, par exemple le distributeur 10 de la figure 1, est réalisé par assemblage de secteurs de distributeur en matériau CMC. 30 Chaque secteur de distributeur est formé par assemblage d'aubes 12 par exemple telle que celle de la figure 2. L'aube 12 est une aube mono-pale avec une plate-forme intérieure 14, une plate-forme extérieure 16 et une pale 18 s'étendant entre les plates-formes 14 et 16 et solidaire de celles-ci. Dans l'exemple illustré, les plates-formes 14 et 16 s'étendent selon des directions générales faisant des angles non nuls avec un plan normal à la direction longitudinale de l'aube 12.

Les faces extérieures des plates-formes 14, 34 et les faces intérieures des plates-formes 16 et talons 36 délimitent la veine 50 d'écoulement de gaz dans la turbine. Vers l'intérieur, la pale 18 s'étend au-delà de la plate-forme intérieure 14 pour former un prolongement intérieur de pale 24. De façon similaire, vers l'extérieur, la pale 18 s'étend au-delà de la plate-forme extérieure 16 pour former un prolongement extérieur de pale 26. Des gorges d'accrochage 24a, 24b sont formées dans des bords opposés du prolongement intérieur de pale 24, bords correspondant aux bords d'attaque et au bord de fuite de la pale 18. De façon similaire, des gorges d'accrochage 26a, 26b sont formées dans des bords opposés du prolongement extérieur de pale 16, bords correspondant au bord d'attaque et au bord de fuite de la pale 18. Comme le montre la figure 1, le distributeur 10 est accroché dans le carter 40 au moyen de crochets annulaires amont et aval 44 et 46 dont les extrémités s'engagent dans les gorges 26a et 26b, respectivement. Le crochet amont 44 est solidaire du carter de turbine 40 tandis que le crochet aval 46 est solidaire de l'anneau support d'abradable 42 disposé en regard de la roue mobile 30 qui est située immédiatement en aval du distributeur 10. L'anneau 42 est lui-même accroché au carter de turbine 40, de façon en soi connue. En variante, du côté aval, le support du distributeur peut être assuré par un crochet issu du carter de turbine 40, de la même manière que le crochet amont 44, le carter de turbine pouvant alors être réalisé en deux demi-coquilles pour permettre le montage des secteurs de distributeur. Dans tout le texte, les termes amont et aval sont utilisés en référence au sens d'écoulement du gaz dans la turbine (flèche F). Du côté intérieur du distributeur 10 est accroché un anneau sectorisé 50 support de matériau abradable 51, lequel matériau abradable 51 coopère avec des léchettes 35 portées par le disque 33 pour assurer l'étanchéité de la veine 50 du côté intérieur, comme bien connu en soi. L'anneau 50 est accroché au distributeur 10 au moyen de crochets annulaires amont et aval 52, 54 qui sont solidaires de l'anneau 50, font saillie du côté extérieur de celui-ci et ont des extrémités qui 35 s'engagent sensiblement axialement dans les gorges 24a, 24b, respectivement. Ainsi, l'anneau 10 est centré et supporté par les aubes 12 via les crochets 52, 54. Le carter de turbine 40 et l'anneau 50 sont en métal, par exemple en superaillage de nickel ou de chrome.

L'ensemble des éléments de distributeur est immobilisé en rotation par rapport au carter de turbine 40 par au moins une butée d'arrêt en direction circonférentielle. Dans l'exemple illustré (figures 3, 4) cette butée est formée par des nervures faisant saillie du côté intérieur et du côté extérieur sur l'un des crochets de support 44, 46, par exemple des nervures 44c, 44d formées sur le crochet amont 44. Les nervures 44c, 44d s'étendent axialement en pénétrant dans des rainures 26c, 26d s'ouvrant dans la gorge 26a de l'un des éléments de distributeur. Un léger jeu peut être prévu en direction circonférentielle (figure 3), pour tenir compte des dilatations différentielles entre crochet métallique et élément de distributeur en matériau CMC, les appuis circonférentiels entre les nervures 44c, 44d et les rainures 26c, 26d étant par exemple opposés en direction circonférentielle. On pourrait aussi introduire des éléments élastiquement déformables dans les jeux entre nervures 44c, 44d et rainures 26c, 26d. On peut en outre prévoir une butée circonférentielle supplémentaire similaire du côté du crochet aval 46. De même, une immobilisation en rotation entre l'ensemble des éléments de distributeur et l'anneau 50 peut être réalisée par butée circonférentielle, par exemple de façon similaire à celle décrite ci-dessus. De préférence, les crochets 44, 46 s'engagent dans les gorges 25 26a, 26b avec un jeu radial pour tenir compte des dilatations différentielles entre crochets métalliques et éléments de distributeur en CMC. Des éléments élastiquement déformables, par exemple des clinquants ou des bagues métalliques 48 (montrées uniquement sur les figures 5 et 6) sont introduits dans ces jeux radiaux. Chaque bague 48 a 30 par exemple une partie 48a à section en V ou W engagée dans le jeu radial et prolongée par un rebord 48b qui se loge entre les extrémités des crochets 44 ou 46 et les fonds des gorges 26a ou 26b pour maintenir la bague en place. De préférence aussi, les crochets 52, 54 s'engagent dans les 35 gorges 24a, 24b avec un jeu radial avec interposition d'éléments élastiquement déformables, par exemple des bagues élastiques (non représentées) similaires aux bagues 48. Un mode de réalisation d'une aube 12 telle que celle de la figure 2 sera maintenant décrit. Ce mode de réalisation est similaire à celui 5 décrit dans le document WO 2010/061140 pour une aube de roue mobile de turbomachine. La figure 7 montre très schématiquement une ébauche fibreuse 100 à partir de laquelle une préforme fibreuse d'aube peut être mise en forme afin, après densification par une matrice et usinage éventuel, 10 d'obtenir une aube en matériau CMC à plates-formes intérieure et extérieure intégrées. L'ébauche 100 comprend deux parties 102, 104 obtenues par tissage tridimensionnel ou tissage multi-couches, seules les enveloppes de ces deux parties étant représentées sur la figure 7. La partie 102 est 15 destinée, après mise en forme, à constituer une partie de préforme de pale. La partie 104 est destinée, après mise en forme, à constituer les parties de préformes de plate-forme intérieure et de plate-forme extérieure. Les deux parties 102, 104 sont sous forme de bandes tissées 20 s'étendant de façon générale dans une direction X correspondant à la direction longitudinale de l'aube 12 à réaliser. Le tissage est réalisé par exemple avec des fils de chaîne s'étendant dans la direction X, étant noté qu'un tissage avec des fils de trame dans cette direction est également possible. Dans chaque partie 102, 104, les fils de chaîne sont disposés sur 25 plusieurs couches liées entre elles au moins partiellement par des fils de trame de plusieurs couches de fils de trame. Différentes armures de tissage peuvent être utilisées, par exemple des armures de type interlock, de type multi-satin ou de type multi-toile. On pourra se référer par exemple au document WO 2006/136755. 30 La bande fibreuse 102 présente une épaisseur variable déterminée en fonction du profil de la pale de l'aube 12 à réaliser et a une largeur choisie en fonction de la longueur du profil développé (à plat) de la pale. La variation d'épaisseur de la bande fibreuse 102 sur sa largeur est obtenue par exemple en utilisant des fils de chaîne ayant des titres 35 variables. On peut, en variante ou en complément, faire varier la contexture des fils de chaîne (nombre de fils par unité de longueur en sens trame), une contexture plus faible autorisant un amincissement plus fort lors de la mise en forme de la préforme d'aube. La bande fibreuse 104 est d'épaisseur sensiblement constante déterminée en fonction des épaisseurs des plates-formes de l'aube 12 à réaliser. La bande 104 comprend une première partie 104a qui s'étend le long et au voisinage d'une première face 102a de la bande 102, une deuxième partie 104b qui s'étend le long et au voisinage de la deuxième face 102b de la bande 102 et une troisième partie 106a qui s'étend le long et au voisinage de la première face 102a de la bande 102. Les parties 104a et 104b se raccordent par une partie de raccordement 140c qui s'étend transversalement par rapport à la bande 102 à un emplacement correspondant à celui de la plate-forme intérieure de l'aube 12 à réaliser. Les parties 104b et 106a se raccordent par une partie de raccordement 160c qui s'étend transversalement par rapport à la bande 102 à un emplacement correspondant à celui de la plate-forme extérieure de l'aube à réaliser. Les parties de raccordement 140c et 160c traversent la bande 102 en faisant des angles non nuls par rapport à un plan normal à la direction X, pour, dans l'exemple considéré, respecter la géométrie de l'aube 12 à réaliser au niveau des plates-formes intérieure et extérieure. Les bandes 102 et 104 sont tissées simultanément, sans liaison entre la bande 102 et les parties 104a, 104b et 106a de la bande 104. Avantageusement, une pluralité d'ébauches successives 100 peuvent être tissées de façon continue dans la direction X. On peut également tisser simultanément plusieurs rangées parallèles d'ébauches 100. Les figures 8 à 10 montrent très schématiquement comment une préforme fibreuse 200 ayant une forme voisine de celle de l'aube 12 à réaliser peut être obtenue à partir d'une ébauche 100.

La bande fibreuse 102 est coupée à une extrémité en avant de la partie de raccordement 140c pour former une sur-longueur 114 et à une autre extrémité en arrière de la partie de raccordement 160c pour former une sur-longueur 116, les sur-longueurs 114, 116 correspondant à des parties de préforme pour les prolongements intérieur et extérieur de la pale de l'aube 12 à réaliser. 2 9 7966 1 10 La bande fibreuse 104 est découpée pour laisser subsister des tronçons 140a et 140b de part et d'autre de la partie de raccordement 140c, et des tronçons 160a et 160b de part et d'autre de la partie de raccordement 160c, comme le montre la figure 8. Les longueurs des 5 tronçons 140a, 140b et 160a, 160b sont choisies en fonction des dimensions des plates-formes de l'aube 12 à réaliser. Du fait de l'absence de liaison avec la bande 102, les tronçons 140a, 140b, 160a, 160b peuvent être dépliés pour former des plateaux 140, 160 comme montré par la figure 9, plateaux entre lesquels s'étend 10 une partie 118 de la bande 102 destinée à former la préforme de pale 18 de l'aube 12 à réaliser. La préforme fibreuse 200 de l'aube 12 à réaliser est ensuite obtenue par moulage avec déformation de la partie 118 de la bande 102 pour obtenir le profil incurvé de la pale 18 de l'aube et déformation des 15 plateaux 140, 160 pour reproduire des formes semblables à celles des plates-formes 14, 16 de l'aube. On obtient ainsi une préforme d'aube avec des parties 214, 216 de préformes de plates-formes intérieure et extérieure, une partie 218 de préforme de pale et des parties de préformes 224, 226 de prolongements intérieur et extérieur de la pale de 20 l'aube. On notera que les étapes de réalisation de la préforme d'aube 200 à partir de l'ébauche 100 sont effectuées avantageusement après traitement des fibres de l'ébauche 100 et imprégnation de celle-ci par une composition de consolidation comme décrit maintenant en référence à la 25 figure 11 qui montre des étapes successives d'un mode de réalisation d'un procédé permettant de fabriquer un secteur de distributeur multi-pales en matériau CMC. A l'étape 301, un ensemble de bandes fibreuses est tissé par tissage tridimensionnel, comprenant une pluralité d'ébauches fibreuses 30 100 orientées par exemple en sens chaîne, comme montré sur la figure 7. On utilise de préférence pour le tissage des fils en céramique, notamment des fils à base de carbone de silicium (SiC), par exemple ceux fournis sous la dénomination "Nicalon" par la société japonaise Nippon Carbon. D'autres fils en céramique sont utilisables, notamment des fils en oxyde 35 réfractaire, tels que des fils à base d'alumine A1203, en particulier pour des matériaux CMC de type oxyde/oxyde (fibres du renfort fibreux et matrice en oxyde réfractaire). On pourrait aussi utiliser des fils de carbone pour un matériau CMC à renfort fibreux en carbone. A l'étape 302, l'ensemble de bandes fibreuses est traité pour éliminer l'ensimage présent sur les fibres et la présence d'oxyde à la surface des fibres lorsqu'elles sont en céramique. L'ensimage peut être éliminé par traitement thermique et l'oxyde peut être éliminé par traitement acide. A l'étape 303, une mince couche de revêtement d'interphase de défragilisation est formée sur les fibres de l'ensemble de bandes fibreuses par infiltration chimique en phase gazeuse, ou CVI ("Chemical Vapour Infiltration"). Le matériau d'interphase est par exemple du carbone pyrolytique PyC, du nitrure de bore BN ou du carbone dopé au bore BC. L'épaisseur de la couche formée est par exemple comprise entre 10 nanomètres et 100 nanomètres pour conserver une capacité de déformation des ébauches fibreuses. Des étapes d'élimination d'ensimage, de traitement acide et de formation de revêtement d'interphase sur un substrat en fibres SiC sont décrites dans le document US 5 071 679. A l'étape 304, l'ensemble de bandes fibreuses est ensuite imprégnée par une composition de consolidation, typiquement une résine précurseur de carbone ou une résine précurseur de céramique éventuellement diluée dans un solvant. Après séchage (étape 305), les ébauches fibreuses individuelles sont découpées (étape 306) comme illustré par la figure 8.

A l'étape 307, une ébauche ainsi découpée est mise en forme (comme illustré par les figures 9 et 10) et placée dans un moule par exemple en graphite pour conformation des parties de préforme de pale et de préformes de plates-formes. Ensuite, la résine est réticulée (étape 308) puis pyrolysée (étape 309), la réticulation et la pyrolyse pouvant être enchaînées par élévation progressive de la température dans le moule. Après pyrolyse, on obtient une préforme d'aube consolidée par le résidu de pyrolyse. La quantité de résine de consolidation est choisie suffisante mais sans trop d'excès pour que le résidu de pyrolyse lie les fibres de la préforme afin que celle-ci soit manipulable en conservant sa forme sans l'assistance d'un outillage.

Une deuxième couche de revêtement d'interphase de défragilisation est formée par CVI, par exemple en PyC, BN ou BC avec une épaisseur de préférence au moins égale à 100 nanomètres (étape 310). La réalisation d'un revêtement d'interphase en deux couches avant et après consolidation est décrite dans le document EP 2 154 119. Une densification par matrice céramique de la préforme consolidée est ensuite réalisée par exemple par CVI. La matrice peut être en SiC ou être une matrice auto-cicatrisante comprenant des phases de matrice en carbure de bore B4C ou en système ternaire Si-B-C comme décrit notamment dans les documents US 5 246 756 et US 5 965 266. Comme indiqué plus haut, d'autres types de matrice céramique peuvent être envisagés, notamment des matrices en oxyde réfractaire, par exemple en alumine, en particulier pour des matériaux CMC de type oxyde/oxyde. La densification peut alors être réalisée par voie liquide, c'est-à-dire par imprégnation par un précurseur liquide de la matrice céramique avec transformation du précurseur par traitement thermique, ou imprégnation par une composition contenant de la poudre céramique, la matrice étant alors obtenue par frittage. La densification est de préférence réalisée en deux étapes 311, 313 séparées par une étape 312 d'usinage de l'aube à ses dimensions désirées. Lors de l'étape d'usinage 312, les gorges d'accrochage sont formées dans les prolongements intérieur et extérieur de pale. On obtient alors une aube telle que celle de la figure 2. L'étape suivante 314 consiste à réunir et lier entre elles plusieurs aubes pour former un secteur de distributeur multi-pales. Les aubes sont liées entre elles par brasage. Le brasage de pièces en matériau CMC, notamment à matrice SiC, est connu. On pourra se référer par exemple aux documents FR 2 664 518 et FR 2 745 808. La figure 12 montre un secteur de distributeur ainsi obtenu en 30 matériau CMC. Le nombre de pales du secteur de distributeur est de 6 dans cet exemple, simplement à titre illustratif. Il pourrait bien entendu être plus élevé ou moins élevé. Après obtention de secteurs de distributeur de turbine en matériau CMC, ceux-ci sont munis de secteurs de l'anneau 50 support 35 d'abradable, par engagement des crochets 52, 54 dans les gorges 24a, 24b des prolongements intérieurs des pales 18. Les secteurs d'anneau 50 ont une dimension angulaire qui peut être égale à la dimension angulaire des secteurs de distributeur ou qui peut être une fraction ou un multiple de celle-ci. Un distributeur de turbine complet en CMC portant un anneau support d'abradable est ensuite constitué par le montage des secteurs de distributeur dans le carter de turbine par engagement des crochets 44 dans les gorges 22a, puis engagement des crochets 46 dans les gorges 22b. Le nombre de secteurs formant un distributeur complet est par exemple compris entre 16 et 40. Des languettes d'étanchéité peuvent être disposées dans des gorges formées dans les faces adjacentes de plates-formes de secteurs de distributeur voisins afin de réaliser une étanchéité inter-secteurs de la même façon que pour des secteurs de distributeurs métalliques. Les gorges de logement des languettes sont formées lors de l'usinage des éléments de distributeur concernés. En variante ou en complément, les interfaces entre plates-formes de secteurs de distributeur voisins peuvent être recouvertes par des clinquants métalliques.

La figure 13 indique des étapes successives d'un autre procédé de fabrication d'un secteur de distributeur de turbine en CMC. Les étapes 301 à 312 sont identiques à celles du procédé de la figure 11. Après l'étape d'usinage 312, plusieurs aubes sont maintenues ensemble pour former un secteur de distributeur (étape 315).

L'assemblage des aubes peut être réalisé au moyen d'un outillage maintenant les aubes côte-à-côte et/ou par collage pré-céramique, c'est-à-dire par une résine précurseur de céramique, par exemple une résine polysilane, polysiloxane, polysilazane, polycarbosilane ou silicone, comme connu en soi. Une deuxième étape de densification ou co-densification des aubes assemblées est effectuée (étape 316), similaire à l'étape 313 du procédé de la figure 11 mais réalisée sur un secteur de distributeur complet. Lorsqu'un assemblage par collage par une résine précurseur de céramique a été réalisé, la réticulation et la pyrolyse de la résine pour transformation en céramique peuvent être réalisées lors de la montée en température pour la deuxième étape de densification.

Dans la description détaillée qui précède, est envisagée l'application de l'invention à un distributeur de turbine basse pression. L'invention est toutefois applicable à des distributeurs de turbine en CMC pour des corps de turbine autres qu'un corps basse pression, ainsi qu'à des redresseurs de compresseur. Un compresseur multi-étages d'une turbomachine, par exemple un turbomoteur aéronautique est montré partiellement et de façon très schématique sur la figure 14. Le compresseur, par exemple un compresseur haute pression, comprend une pluralité de redresseurs fixes 410 qui alternent avec des roues mobiles 430 et sont montés dans un carter de compresseur 440. Chaque roue mobile 430 comprend une pluralité d'aubes 432 ayant une plate-forme intérieure 434 solidaire d'une pale 438. Du côté intérieur de la plate-forme intérieure, chaque aube 432 se prolonge par un pied 431 engagé dans un logement d'un rotor 433. A leur extrémité extérieure, les pales 438 des aubes peuvent présenter des léchettes (non représentées) en regard d'un revêtement abradable 441 porté par un anneau sectorisé 442 supporté par le carter de compresseur. Au moins l'un des redresseurs, par exemple le redresseur 410 de la figure 14, est réalisé par assemblage de secteurs de distributeur en matériau composite. Chaque secteur de redresseur est formé par assemblage d'aubes 412 par exemple telle que celle de la figure 15. L'aube 412 est une aube mono-pale avec une plate-forme intérieure 414, une plate-forme extérieure 416 et une pale 418 s'étendant entre les plates-formes 414 et 416 et solidaire de celles-ci. Dans l'exemple illustré, les plates-formes 414 et 416 s'étendent selon des directions générales faisant des angles non nuls avec un plan normal à la direction longitudinale de l'aube 412. Les faces extérieures des plates-formes intérieures 414 et les faces intérieures des plates-formes extérieures 416 délimitent la veine 445 d'écoulement d'air dans le compresseur au niveau du redresseur 410. Vers l'intérieur, la pale 418 s'étend au-delà de la plate-forme intérieure 414 pour former un prolongement intérieur de pale 424. De façon similaire, vers l'extérieur, la pale 418 s'étend au-delà de la plate-35 forme extérieure 416 pour former un prolongement extérieur de pale 426.

Des gorges d'accrochage 424a, 424b sont formées dans des bords opposés du prolongement intérieur de pale 424, bords correspondant aux bords d'attaque et de fuite de la pale 418. De façon similaire, des gorges d'accrochage 426a, 426b sont formées dans des bords opposés du prolongement extérieur de pale 426, bords correspondant aux bords d'attaque et de fuite de la pale 418. Comme le montre la figure 14, le redresseur 410 est accroché dans le carter 440 au moyen de crochets annulaires amont et aval 444 et 446 dont les extrémités s'engagent sensiblement axialement dans les gorges 426a et 426b, respectivement. Le crochet amont 444 est par exemple solidaire du carter de turbine 440 tandis que le crochet aval 446 est par exemple relié à l'anneau support d'abradable 442 disposé en regard de la roue mobile 430 situé immédiatement en aval du redresseur 410. L'anneau 442 est lui-même accroché au carter de turbine 440.

Du côté intérieur du redresseur 410 est accroché un anneau sectorisé 450 support de matériau abradable 451, lequel matériau abradable 451 coopère avec des léchettes 435 portées par le disque 433 pour assurer l'étanchéité de la veine 450 du côté intérieur, comme connu en soi.

L'anneau 450 est accroché au redresseur 410 au moyen de crochets annulaires amont et aval 452, 454 qui sont solidaires de l'anneau 450, font saillie du côté extérieur de celui-ci et ont des extrémités qui s'engagent sensiblement axialement dans les gorges 424a, 424b, respectivement. Ainsi, l'anneau 450 est centré et supporté par les aubes 412 via les crochets 452, 454. Le carter de compresseur 440 et l'anneau 450 sont en métal, comme connu. Les aubes 412 constituant les secteurs de redresseur sont en matériau composite et sont réalisées par densification d'une préforme fibreuse par une matrice. Les matériaux constitutifs des fibres de la préforme fibreuse et de la matrice sont choisis en fonction des conditions d'utilisation. Au moins pour des étages amont d'un compresseur, on peut utiliser un matériau composite à matrice organique (CMO) réalisé avec des fibres par exemple de carbone ou de verre et une matrice polymère.

Lorsque les températures rencontrées en service sont plus élevées, par exemple pour des étages aval de compresseur, on utilise de préférence un matériau CMC comme décrit plus haut pour les distributeurs de turbine. La préforme fibreuse pour une aube de redresseur 412 peut être réalisée de la même façon que décrit ci-avant pour une préforme fibreuse d'aube de distributeur de turbine. Un secteur de redresseur en matériau CM0 peut être réalisé par un procédé tel que celui de la figure 16. Après tissage d'un ensemble de bandes fibreuses (étape 501), de la même façon qu'à l'étape 301 du procédé de la figure 11 ou de la figure 13, et découpe d'ébauches individuelles (étape 502), chaque ébauche est mise en forme au moyen d'un outillage de conformation (étape 503). Chaque préforme d'aube obtenue maintenue dans son outillage est imprégnée par une résine par injection ou infusion (étape 504) et un traitement thermique de réticulation de la résine est effectué (étape 505) pour obtenir une préforme d'aube consolidée partiellement densifiée. Après usinage (étape 506), plusieurs préformes d'aubes consolidées sont assemblées en étant maintenues au moyen d'un outillage. Les préformes consolidées assemblées sont co-densifiées, la codensification étant réalisée par au moins un cycle d'imprégnation par une résine (étape 507) et réticulation de celle-ci (étape 508). Un usinage final (étape 509) peut éventuellement être réalisé. La résine utilisée aux étapes 504 et 507 est une résine précurseur de matrice polymère telle qu'une résine époxyde, bismaléimide ou polyimide, par exemple. Un secteur de redresseur de compresseur en CMC peut être réalisé par un procédé identique à celui de la figure 11 ou à celui de la figure 13. Après obtention des secteurs de redresseur de compresseur, ceux-ci sont munis de secteurs de l'anneau 450 support d'abradable, par engagement des crochets 452, 454 dans les gorges 424a, 424b des prolongements intérieurs des pales 418, les secteurs de l'anneau 450 ayant une dimension angulaire identique à celle des secteurs de compresseur, ou multiple ou fraction de celle-ci. Un redresseur de compresseur complet en matériau composite portant un anneau support d'abradable est ensuite monté dans le carter de turbine avec réalisation éventuelle d'étanchéité inter-secteurs comme décrit plus haut pour le distributeur de turbine. En particulier, une ou plusieurs butées d'arrêt circonférentiel sont avantageusement prévues pour immobiliser l'ensemble des éléments de redresseur en rotation par rapport au carter de compresseur, de même que pour immobilisation en rotation entre l'ensemble des éléments de redresseur et l'anneau support d'abradable. En outre, en particulier dans le cas de redresseur en matériau CMC, des éléments élastiquement déformables par exemple sous forme de bagues peuvent être insérés dans des jeux radiaux entre crochets 444, 446 et gorges 426a, 426b et dans des jeux radiaux entre crochets 452, 454 et gorges 424a, 424b.

L'accrochage des éléments de distributeur de turbine ou de redresseur de compresseur dans le carter de turbine ou le carter de compresseur au moyen de crochets s'engageant dans des gorges formées dans des prolongements des pales présente l'avantage de simplifier la géométrie des plates-formes extérieures qui ont pour seule fonction de constituer la paroi extérieure de la veine d'écoulement de gaz dans le distributeur ou d'air dans le redresseur. En outre, la liaison entre distributeur ou redresseur et carter est réalisée directement sur les parties les plus chargées du distributeur ou du redresseur. L'accrochage de l'anneau support d'abradable au moyen de crochets s'engageant dans des gorges formées dans des prolongements des pales présente l'avantage de simplifier la géométrie des plates-formes intérieures qui ont pour seule fonction de constituer la paroi intérieure de la veine d'écoulement de gaz dans le distributeur ou d'air dans le redresseur.

Bien que ces deux dispositions figurent dans les modes de réalisation décrits, l'invention couvre aussi le cas où seulement la première de ces dispositions est prévue. Dans ce cas, comme montré sur la figure 17, l'anneau sectorisé 50 support d'abradable peut être supporté au moyen de pattes 15 s'étendant à partir de la face intérieure des plates- formes intérieures 14. Les pattes 15 peuvent être formées par dédoublement partiel des plateaux 140 de la figure 9 et dépliage vers l'intérieur lors de la mise en forme, le dédoublement des plateaux 140 pouvant être facilité par l'aménagement de zones de déliaison. Il n'y a alors pas de prolongement intérieur des pales 18 des aubes de distributeur tel que le prolongement 24 du mode de réalisation des figures 1 et 2. Une disposition similaire peut être adaptée pour le support de l'anneau support d'abradable 450 par le redresseur de compresseur 410 de la figure 14. On notera aussi qu'un distributeur complet de turbine en matériau CMC ou un redresseur complet de compresseur en matériau composite pourra être réalisé par le montage directement dans le carter de turbine d'aubes mono-pales telles que par exemple celle de la figure 2 ou celle de la figure 15, sans passer par l'étape de réalisation de secteurs multi-pales. Dans ce qui précède, l'assemblage des aubes pour former un secteur multi-pales de redresseur ou de compresseur est réalisé en juxtaposant sensiblement bord à bord les plates-formes intérieures et extérieures des aubes mono-pales. En variante, l'assemblage pourra être réalisé avec chevauchement des bords voisins des plates-formes, le chevauchement étant obtenu par soyage pour ne pas affecter la géométrie de la veine délimitée par les plates-formes.

Claims (9)

1. REVENDICATIONS1. Elément de distributeur de turbine ou de redresseur de compresseur pour turbomachine, l'élément de distributeur (12) ou de compresseur (412) étant en matériau composite à matrice céramique et comprenant une plate-forme intérieure (14 ; 414), une plate-forme extérieure (16 ; 416) et au moins une pale (18 ; 418) s'étendant entre les plates-formes intérieure et extérieure, caractérisé en ce que la ou chaque pale (18 ; 418) s'étend au-delà de la plate-forme extérieure, du côté extérieur, pour former un prolongement extérieur de pale (26 ; 426) et des gorges d'accrochage (26a, 26b ; 426a, 426b) sont formées sur deux bords opposés du prolongement extérieur de pale.
2. 2. Elément de distributeur ou de redresseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la ou chaque pale (18 ; 418) s'étend au-delà de la plate-forme intérieure, du côté intérieur, pour former un prolongement intérieur de pale (24 ; 224) et des gorges d'accrochage (24a, 24b ; 424a, 424b) sont formées sur deux bords opposés du prolongement intérieur de pale.
3. 3. Distributeur de turbine ou redresseur de compresseur de turbomachine formé de plusieurs éléments de distributeur ou de redresseur selon la revendication 2 et relié du côté intérieur à un anneau (50 ; 450) support de matériau abradable par l'intermédiaire de crochets annulaires (52, 54 ; 452, 454) qui sont solidaires de l'anneau support de matériau abradable et dont des extrémités pénètrent dans les gorges d'accrochage (240, 244 ; 424a, 424b) des prolongements intérieurs (24 ; 424) de pale.
4. 4. Turbine de turbomachine comprenant un carter de turbine (40) et un distributeur de turbine formé de plusieurs éléments de distributeur (12) selon la revendication 1 ou la revendication 2 assemblés entre eux, le distributeur de turbine étant supporté par le carter de turbine par l'intermédiaire de crochets annulaires (44, 46) dont des extrémités pénètrent dans les gorges d'accrochage (26a, 26b) des prolongements extérieurs de pale (26).
5. 5. Turbine selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'ensemble des éléments de distributeur (12) est immobilisé par rapport aucarter de turbine (40) au moyen d'au moins une butée d'arrêt en direction circonférentielle.
6. 6. Turbine selon la revendication 4 ou la revendication 5, comprenant un carter de turbine (40) et un distributeur de turbine formé de plusieurs éléments de distributeur (12) selon la revendication 2 assemblés entre eux, caractérisé en ce que le distributeur de turbine est relié du côté intérieur à un anneau (50) support de matériau abradable par l'intermédiaire de crochets annulaires (52, 54) solidaires de l'anneau support de matériau abradable et dont des extrémités pénètrent dans les gorges d'accrochage (24a, 24b) des prolongements intérieurs de pale (24).
7. 7. Compresseur de turbomachine comprenant un carter de compresseur (440) et un redresseur de compresseur formé de plusieurs éléments de redresseur (412) selon la revendication 1 ou la revendication 2 assemblés entre eux, le redresseur de compresseur étant supporté par le carter de compresseur au moyen de crochets annulaires (544, 546) dont des extrémités pénètrent dans les gorges d'accrochage (426a, 426b) des prolongements extérieurs de pale (426).
8. 8. Compresseur selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'ensemble des éléments de redresseur (412) est immobilisé par rapport au carter de compresseur (440) au moyen d'au moins une butée d'arrêt en direction circonférentielle.
9. 9. Compresseur selon la revendication 7 ou la revendication 8, comprenant un carter de compresseur (440) et un redresseur de compresseur formé de plusieurs éléments de redresseur (412) selon la revendication 2 assemblés entre eux, caractérisé en ce que le redresseur de compresseur est relié du côté intérieur à un anneau (450) support de matériau abradable par l'intermédiaire de crochets annulaires (452, 454) solidaires de l'anneau support de matériau abradable et dont des extrémités pénètrent dans les gorges d'accrochage (424a, 424b) des prolongements intérieurs de pale (424).