FR2999641A1 - Etage de turbomachine - Google Patents

Abstract

Etage de turbomachine, comprenant un distributeur (10) et une roue de rotor (12) située en aval du distributeur, le distributeur comportant deux viroles annulaires coaxiales, respectivement interne (14) et externe, entre lesquelles s'étendent des aubes, un flasque annulaire (150) étant fixé à la périphérie interne du distributeur, radialement à l'intérieur de la virole interne, ce flasque comportant une première partie annulaire (154) entourée avec jeu par un becquet cylindrique amont (48) de la roue et une deuxième partie annulaire (152) entourant avec jeu ce becquet.

Description

Etage de turbomachine La présente invention concerne un étage de turbomachine telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion.

Un étage de turbomachine, et en particulier de turbine de turbomachine, comprend un distributeur amont et une roue de rotor aval, le distributeur comportant deux viroles annulaires coaxiales, respectivement interne et externe, entre lesquelles s'étendent des aubes sensiblement radiales. La virole interne du distributeur comprend une paroi radiale qui s'étend radialement vers l'intérieur et est fixée à un organe de stator de la turbomachine. Le distributeur est sectorisé et formé de plusieurs secteurs disposés circonférentiellement bout à bout. Les secteurs de la virole interne et de sa paroi radiale comprennent à leurs extrémités circonférentielles des faces radiales dans lesquelles sont formées des fentes rectilignes de logement de languettes d'étanchéité. Chaque languette a une partie logée dans une fente d'un secteur de virole et une autre partie logée dans une fente en regard d'un secteur de virole adjacent. Ces languettes d'étanchéité permettent de limiter le passage de gaz entre les secteurs de distributeur, en particulier radialement de l'extérieur vers l'intérieur entre les secteurs de virole interne et axialement d'amont en aval entre les secteurs de la paroi radiale de cette virole. L'extrémité aval de la virole interne du distributeur s'étend autour d'un becquet cylindrique amont de la roue de rotor située en aval, et est située à faible distance radiale de ce becquet. L'extrémité aval de la virole et le becquet définissent entre eux un espace ou une zone annulaire de recouvrement destiné à limiter le passage des gaz s'écoulant dans la veine de la turbine, radialement vers l'intérieur. Le distributeur porte à sa périphérie interne un flasque annulaire qui est monté radialement à l'intérieur de la virole interne du distributeur. Dans la technique actuelle, ce flasque est formé d'une tôle dont la partie d'extrémité radialement interne est fixée par des boulons à la périphérie interne du distributeur et dont la partie d'extrémité radialement externe a une orientation radiale et est entourée avec jeu par l'extrémité amont du becquet précité de la roue de rotor. L'extrémité radialement externe du flasque et le becquet définissent entre eux un espace ou une zone annulaire de recouvrement à travers lequel passe un flux d'air de purge en fonctionnement, ce flux d'air s'écoulant radialement de l'intérieur vers l'extérieur. Cependant, cette technologie présente des inconvénients. Les zones de recouvrement entre l'extrémité aval de la virole interne et le becquet, d'une part, et entre le becquet et l'extrémité radialement externe du flasque, d'autre part, sont difficiles à réaliser. C'est notamment le cas lorsque le becquet a un diamètre tel qu'il est situé à une distance radiale importante de l'extrémité aval de la virole interne (la position radiale du becquet est déterminée et peut varier en fonction de celle des dents du disque de la roue). La zone de recouvrement entre la virole interne et le becquet n'est en outre pas suffisante pour empêcher le passage de gaz de veine radialement vers l'intérieur. En effet, malgré les languettes d'étanchéité inter-secteurs précitées, des fuites de gaz de veine peuvent avoir lieu entre les secteurs de distributeur et pénétrer dans une cavité annulaire définie entre la paroi radiale de la virole et le flasque. Cet air perturbe le flux d'air de purge et peut traverser la zone de recouvrement entre l'extrémité radialement externe du flasque et le becquet et perturber également un flux d'air de refroidissement des dents du disque de la roue.

L'invention a notamment pour but d'éviter de façon simple, efficace et économique les inconvénients précités. A cet effet, elle propose un étage de turbomachine, comprenant un distributeur et une roue de rotor située en aval du distributeur, le distributeur comportant deux viroles annulaires coaxiales, respectivement interne et externe, entre lesquelles s'étendent des aubes, un flasque annulaire étant fixé à la périphérie interne du distributeur, radialement à l'intérieur de la virole interne, ce flasque comportant une première partie annulaire entourée avec jeu par un becquet cylindrique amont de la roue, caractérisé en ce que le flasque comprend une deuxième partie annulaire entourant avec jeu le rebord cylindrique de la roue.

La zone de recouvrement entre le becquet et la première partie annulaire du flasque permet de contrôler le débit d'air de purge précité en fonctionnement. La deuxième partie annulaire du flasque s'étend avec jeu autour du becquet amont de la roue de rotor et crée une autre zone de recouvrement qui limite le passage des gaz de veine en aval de la virole interne, radialement vers l'intérieur. Cette deuxième partie annulaire protège le flux d'air de purge des fuites de gaz qui passent en fonctionnement entre les secteurs de distributeur, radialement de l'extérieur vers l'intérieur. Ces gaz pénètrent en effet dans la cavité annulaire formée entre la paroi radiale de la virole interne et le flasque et sont guidés axialement vers l'aval par la deuxième partie annulaire du flasque. Les positions radiales des deux parties annulaires du flasque, et leur écartement radial, peuvent être optimisés pour assurer les fonctions précitées et pour garantir que ces parties ne viennent pas au contact du becquet de la roue en fonctionnement, car la position radiale du becquet peut varier en fonctionnement du fait notamment des dilatations thermiques. Le flasque peut être fixé par sa périphérie interne au distributeur et sa périphérie externe peut avoir en section une forme en C dont les parois interne et externe définissent les première et deuxième parties annulaires précitées, respectivement. Le becquet amont de la roue est destiné à être engagé partiellement dans l'ouverture de ce C ou être situé au voisinage immédiat de cette ouverture de façon à créer une chicane dont la forme et les dimensions sont optimisées pour assurer les fonctions précitées. Dans un mode de réalisation de l'invention, le flasque comprend une seule tôle annulaire qui est conformée pour définir les deux parties annulaires précitées. Cette tôle peut avoir en section une forme sensiblement en S. La périphérie externe de cette tôle présente la forme en C précitée. En variante, le flasque comprend une première tôle annulaire définissant ladite première partie annulaire et une seconde tôle annulaire solidaire de la première tôle et définissant ladite deuxième partie annulaire. La première tôle peut comprendre une paroi cylindrique aval définissant ladite première partie, et la deuxième tôle peut avoir une paroi tronconique ou cylindrique aval définissant ladite deuxième partie. Le flasque peut avoir en section une forme sensiblement en F. La première tôle peut avoir en section une forme sensiblement en L. Les tôles peuvent être rendues solidaires par brasage. Avantageusement, la deuxième partie annulaire du flasque s'étend avec jeu sensiblement parallèlement à la virole interne du distributeur. Elle peut avoir une extrémité aval située en aval de l'extrémité aval de la virole interne. La présente invention concerne également une turbomachine comprenant au moins un étage tel que décrit ci-dessus. L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une demi-vue schématique partielle en coupe axiale d'une turbine de turbomachine et illustre la technique antérieure à l'invention, - la figure 2 est une vue à plus grande échelle d'une partie de la figure 1, - la figure 3 est une demi-vue schématique partielle en coupe axiale d'une turbine de turbomachine et illustre la présente invention, - la figure 4 est une vue à plus grande échelle d'une partie de la figure 3, et - la figure 5 est une vue similaire à celle de la figure 4 et représente une variante de réalisation de l'invention.

On se réfère d'abord aux figures 1 et 2 qui représentent un étage de turbine d'une turbomachine, cet étage comportant un distributeur 10 appartenant au stator de la turbine, et une roue de rotor 12 située en aval du distributeur 10. Le distributeur 10 comprend deux viroles annulaires coaxiales, respectivement interne 14 et externe 16, entre lesquelles s'étendent des aubes 18 sensiblement radiales. La virole externe 16 comprend des crochets annulaires externes 20 de fixation à un carter 22 de la turbine. La virole interne 14 du distributeur comprend une paroi radiale 24 qui s'étend radialement vers l'intérieur depuis une surface tronconique interne de la virole, cette paroi radiale 24 étant fixée à un organe 26 du stator de la 10 turbine. Le distributeur 10 est formé de plusieurs secteurs annulaires disposés circonférentiellement bout à bout. Les secteurs de la virole interne 14 et de sa paroi radiale 24 comprennent à leurs extrémités circonférentielles des faces radiales 28 dans lesquelles sont formées des 15 fentes 29, 30 rectilignes de logement de languettes d'étanchéité (non représentées). Les faces latérales en regard des extrémités circonférentielles des secteurs de virole 14 comprennent chacune une fente 29 rectiligne dont les extrémités axiales sont situées à distance des extrémités axiales de la virole 14. Les faces latérales en regard des 20 extrémités circonférentielles des secteurs de paroi radiale 24 comprennent chacune une fente 30 rectiligne orientée radialement dont l'extrémité radialement externe est reliée à une fente 28. Chaque languette d'étanchéité a une partie circonférentielle logée dans une fente d'un secteur de distributeur et une autre partie circonférentielle logée dans une 25 fente en regard d'un secteur de distributeur adjacent. Ces languettes d'étanchéité permettent de limiter le passage de gaz entre les secteurs de distributeur, en particulier radialement de l'extérieur vers l'intérieur entre les secteurs de virole interne et axialement d'amont en aval entre les secteurs de la paroi radiale de cette virole. Cependant, des fuites de gaz peuvent 30 avoir lieu en amont et en aval des languettes s'étendant entre les secteurs de virole interne 14 (flèches 32), entre les extrémités radialement externes des languettes s'étendant entre les secteurs des parois radiales 24 et les languettes s'étendant entre les secteurs des viroles 14 (flèche 34), et entre les extrémités radialement internes des languettes s'étendant entre les secteurs des parois radiales 24 et l'organe de stator 26 précité (flèche 36).

La roue de rotor 12 comprend un disque 38 portant une rangée annulaire d'aubes 40 sensiblement radiales, chaque aube présentant à sa périphérie interne un pied qui est engagé dans une rainure axiale de forme complémentaire de la périphérie externe du disque 38. Le pied de chaque aube est relié par une plate-forme 42 à la pale de l'aube, cette plate-forme comportant des rebords cylindrique amont 44 et aval 46. Les rebords cylindriques amont 44 des aubes forment un becquet 48 qui s'étend vers l'amont, sensiblement jusqu'au droit de l'extrémité aval de la virole interne 14 du distributeur. L'extrémité aval de la virole 14 s'étend autour du becquet 48 et est séparée de celui-ci par un jeu radial J1 qui est déterminé pour limiter l'introduction de gaz de veine radialement à l'intérieur de la virole interne. Le becquet 48 entoure l'extrémité radialement externe d'un flasque annulaire 50 qui est fixé par sa périphérie interne à l'organe 26 précité. Le becquet 48 est séparé de l'extrémité externe du flasque 40 par un jeu radial J2 définissant un espace annulaire de passage d'un flux d'air de purge (flèche 52) destiné à s'écouler radialement de l'intérieur vers l'extérieur en fonctionnement. En fonctionnement, un flux d'air de ventilation est en outre destiné à circuler axialement dans les rainures 38 du disque de réception des pieds d'aube (flèche 54).

Dans la technique antérieure représentée aux figures 1 et 2, le flasque 50 est formé par une tôle qui comprend une partie périphérique interne sensiblement radiale reliée par une partie tronconique à une partie périphérique externe sensiblement radiale. Le flasque 50 délimite une cavité annulaire 56 avec la paroi radiale 24 de la virole 14, et une autre cavité annulaire 58 avec le disque 38 de la roue 12.

En fonctionnement, les fuites de gaz 32, 34, 36 qui alimentent la cavité 56 perturbent le flux d'air de purge 52 et peuvent pénétrer dans l'autre cavité 58 et venir perturber le flux d'air 54 de ventilation du disque. L'invention propose une solution à ce problème grâce à un flasque qui est configuré pour éviter aux fuites de gaz précitées de venir perturber les flux d'air de purge et de ventilation du disque, ce qui permet notamment d'améliorer la durée de vie du disque. Les figures 3 et 4 représentent un premier mode de réalisation de l'invention. Dans ces figures, les éléments déjà décrits dans ce qui précède 10 sont désignés par les mêmes références. Le flasque 150 représenté aux figures 3 et 4 comprend deux tôles annulaires 152, 154 brasées l'une sur l'autre. Une première tôle 152 a sa périphérie interne fixée par des boulons à l'organe 26 et comprend une paroi 156 sensiblement radiale s'étendant parallèlement à la paroi radiale 15 24, cette paroi radiale 156 étant reliée par son extrémité radialement externe à l'extrémité amont d'une paroi tronconique 158 dont l'extrémité aval est reliée à l'extrémité amont d'une paroi cylindrique 160. Les parois 158 et 160 du flasque s'étendent sensiblement parallèlement à des surfaces annulaires internes de la virole 14. 20 Les parois 156, 158, 160 du flasque sont séparées par un jeu de la virole 14 et de sa paroi radiale 24 de façon à définir un passage annulaire 162 de circulation d'air qui est alimenté par les fuites d'air 34, 36 précitées. L'air qui circule dans ce passage 162 est guidé par le flasque 150 jusqu'à l'extrémité aval de sa paroi cylindrique 160 puis est évacué en aval du 25 distributeur (flèche 164). L'extrémité aval de la paroi cylindrique 160 est située en aval de l'extrémité aval de la virole 14 et entoure avec un jeu J2' l'extrémité amont du becquet 48 de la roue 10. La deuxième tôle 154 a en section une forme sensiblement en L et 30 comprend une paroi radiale amont 166 dont l'extrémité radialement externe est reliée à l'extrémité amont d'une paroi cylindrique 168. La paroi radiale 166 est appliquée et fixée par brasage sur la face aval de la paroi radiale 156 de la première tôle 152, et la paroi cylindrique 168 a son extrémité aval qui est entourée avec jeu J1' par l'extrémité amont du becquet 48. Le flux d'air de purge 52 qui passe entre la deuxième tôle 154 du flasque et le becquet 48 n'est pas perturbé par les gaz de veine qui passent radialement vers l'intérieur entre les secteurs de distributeur et qui circulent (flèche 164) entre la première tôle 152 et les secteurs de virole 14. Le flux d'air 54 n'est pas non plus perturbé et peut ventiler efficacement le disque 38.

Comme cela est visible en figure 4, le flasque 150 a en section une forme sensiblement en F et sa partie périphérique externe a en section une forme en C dont l'ouverture est orientée vers l'aval et dans laquelle est partiellement engagé le becquet 48. La position radiale de ce becquet 48 peut varier en fonctionnement sur une amplitude qui est schématiquement représentée par des traits pointillés 166 en figure 4. Dans la variante de réalisation de la figure 5, le flasque 250 diffère de celui précédemment décrit en ce qu'il est formé d'une unique tôle annulaire qui a en section une forme sensiblement en S, sa partie périphérique externe ayant en section une forme sensiblement en C comme décrit précédemment. La partie périphérique externe du flasque 250 comprend deux parois cylindriques coaxiales, respectivement interne 254 et externe 260, la paroi interne 254 étant reliée par son extrémité amont à l'extrémité radialement interne d'une paroi radiale 268 dont l'extrémité radialement externe est reliée à l'extrémité amont une paroi tronconique 258. L'extrémité aval de cette paroi tronconique 258 est reliée à l'extrémité amont de la paroi externe 260. L'extrémité amont du becquet 48 de la roue s'étend entre les parois interne 254 et externe 260 et est séparé de ces parois par des jeux radiaux J1' et J2', respectivement. Cette partie périphérique externe du flasque 250 définit avec la virole interne 14 du distributeur et sa paroi radiale 24 un passage annulaire 162 de circulation d'air, comme décrit dans ce qui précède. La partie périphérique interne du flasque 250 est similaire au flasque 50 de la technique antérieure représentée aux figures 1 et 2, et comprend une paroi radiale interne 256 reliée à son extrémité radialement externe à l'extrémité amont d'une paroi tronconique 270 dont l'extrémité aval est reliée à l'extrémité radialement interne d'une paroi radiale externe 272. L'extrémité radialement externe de cette paroi 272 est reliée à l'extrémité aval de la paroi cylindrique interne 254 précitée.10

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Etage de turbomachine, comprenant un distributeur (10) et une roue de rotor (12) située en aval du distributeur, le distributeur comportant deux viroles annulaires coaxiales, respectivement interne (14) et externe (16), entre lesquelles s'étendent des aubes (18), un flasque annulaire (150, 250) étant fixé à la périphérie interne du distributeur, radialement à l'intérieur de la virole interne, ce flasque comportant une première partie annulaire (154, 254) entourée avec jeu (J1') par un becquet cylindrique amont (48) de la roue, caractérisé en ce que le flasque comprend une deuxième partie annulaire (160, 260) entourant avec jeu (J2') le becquet cylindrique de la roue.
2. 2. Etage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le flasque (150, 250) est fixé par sa périphérie interne au distributeur (10) et sa périphérie externe a en section une forme en C dont les parois interne et externe définissent les première et deuxième parties annulaires (154, 160, 254, 260) précitées, respectivement.
3. 3. Etage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le flasque (250) comprend une seule tôle annulaire qui est conformée pour définir les deux parties annulaires (254, 260) précitées.
4. 4. Etage selon la revendication 3, caractérisé en ce que la tôle a en section une forme sensiblement en S.
5. 5. Etage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le flasque (150) comprend une première tôle annulaire (154) définissant ladite première partie annulaire et une seconde tôle annulaire (152) solidaire de la première tôle et définissant ladite deuxième partie annulaire (160).
6. 6. Etage selon la revendication 5, caractérisé en ce que la première tôle (154) comprend une paroi cylindrique aval définissant ladite première partie, et la deuxième tôle a une paroi tronconique ou cylindrique aval (160) définissant ladite deuxième partie. 2 99964 1 11
7. 7. Etage selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que le flasque a en section une forme sensiblement en F et/ou la première tôle (154) a en section une forme sensiblement en L.
8. 8. Etage selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que les 5 tôles (152, 154) sont rendues solidaires par brasage.
9. 9. Etage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la deuxième partie annulaire (160, 260) du flasque (150, 250) s'étend avec jeu sensiblement parallèlement à la virole interne (14) du distributeur (10). 10
10. 10. Turbomachine, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un étage selon l'une des revendications précédentes.