FR3001493A1 - Aubage fixe de distribution de flux a platine d'etancheite integree - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un aubage (10) fixe de distribution de flux dans une turbomachine, comprenant une plate-forme annulaire respectivement interne (12) sur laquelle est montée une pluralité d'aubes radiales (11), dans lequel la plateforme annulaire interne (12) comprend une couronne de support des aubes (121), ledit aubage comprenant en outre une platine annulaire d'étanchéité (20) s'étendant en amont de la plate-forme annulaire interne (12) par rapport à un écoulement d'air dans l'aubage, l'aubage étant caractérisé en ce que la platine d'étanchéité (20) est formée intégralement avec la couronne de support des aubes(121). L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un tel aubage ainsi qu'une turbomachine comprenant un tel aubage.
Description
DOMAINE DE L'INVENTION Le domaine de l'invention est celui des aubages fixes de distribution du flux dans une turbomachine.
ETAT DE LA TECHNIQUE Une turbomachine comprend des étages de turbine comportant chacun une roue de rotor à aubes et un aubage de distribution du flux d'air s'écoulant dans la turbine, chaque aubage comportant deux plates-formes annulaires coaxiales s'étendant l'une à l'intérieur de l'autre et entre lesquelles s'étendent une pluralité d'aubes radiales fixes. Le flux d'air dans la turbomachine s'écoule normalement dans la veine de l'aubage, c'est-à-dire entre les aubes fixes. Afin d'éviter une recirculation d'air dans une direction radiale entre la veine de l'aubage fixe et l'interstice entre la plate-forme de l'aubage et le rotor situé en amont de celui-ci par rapport au flux d'air, on a pourvu les étages d'aubages fixes formant le stator et le rotor d'éléments coopérant pour former un joint d'étanchéité de type à labyrinthe. Chaque étage de rotor comprend à cet égard un becquet annulaire aval, tandis que chaque aubage fixe comprend, sur sa plate-forme interne, une platine d'étanchéité s'étendant vers l'amont de sorte que les deux soient partiellement 20 superposés. La platine d'étanchéité doit en outre accomplir une fonction dite de « fusible » pour préserver une hiérarchie de rupture en cas de survitesse de la turbine, c'est-à-dire une augmentation importante de la vitesse de rotation de la 25 turbine, pouvant découler par exemple d'une rupture de l'arbre de la turbine. Pour stopper ce dysfonctionnement qui peut avoir des conséquences graves sur l'intégrité de la turbine et donc de l'aéronef, on cherche à casser un maximum d'aubes de rotors sur les aubes fixes de stator en partant du principe que le rotor recule par rapport au stator sous l'effet des efforts aérodynamiques, engendrant un 30 contact entre les aubes fixes du stator et les aubes mobiles du rotor. On distingue les jeux de survitesse endommageants, situés entre le bord de fuite des aubes mobiles du rotor et le bord d'attaque des aubes fixes du stator au niveau supérieur ou au milieu de la veine, des jeux de survitesse non endommageants, situés entre le bord de fuite des aubes mobiles du rotor et le bord d'attaque des aubes fixes du stator au niveau inférieur de la veine. Pour maîtriser au mieux la survitesse et donc préserver la hiérarchie de rupture afin de garantir l'arrêt de la turbine, il faut que les jeux de survitesse endommageants soient comblés en premier, i.e. deviennent nuls avant les jeux de survitesse non endommageants. Cet état de fait impose d'augmenter les jeux de survitesse non endommageants pour assurer cette hiérarchie. On aboutit donc à une contradiction concernant la platine d'étanchéité : une augmentation des jeux non endommageants de survitesse à veine inférieure implique une diminution du jeu de recouvrement et vice-versa. Or, étant donné le faible jeu entre cette platine et le rotor en amont, le contact rotor/stator s'effectuera en premier dans cette zone en cas de survitesse de la turbine. Pour préserver la hiérarchie de rupture en cas de survitesse, la platine d'étanchéité ne doit pas opposer de résistance et rompre ou se plier au plus vite en cas de choc avec le rotor mobile, d'où cette fonction de « fusible ». A cet égard, on a représenté en figure 1 une vue en coupe d'une plateforme inférieure 12 d'un aubage 10 de distribution de flux, illustrant la configuration adoptée jusqu'à présent d'une platine d'étanchéité. La plate-forme inférieure comporte une cloison annulaire 120 s'étendant radialement et une couronne de support des aubes 121, s'étendant sensiblement axialement de part et d'autre de la cloison. La platine d'étanchéité 20 est rapportée par brasage uniquement sur la cloison 120 de la plateforme inférieure 12, du côté amont, afin d'être facilement détruite en cas de choc avec rotor. En outre, elle présente des ondulations entre la partie brasée à la cloison et la partie s'étendant vers l'amont, pour la rendre moins rigide. La platine d'étanchéité nécessite donc, pour être réalisée, la mise en oeuvre d'un nombre important d'opérations : d'abord moulage, puis découpe et mise en forme, qui est complexe du fait des ondulations que la platine présente, puis brasage de la platine sur la cloison de la plate-forme. Ce procédé de fabrication est complexe, nécessite un surcoût d'usinage pour préparer les surfaces à braser, ainsi qu'un allongement du temps de réalisation.
En outre, ces étapes s'ajoutent à celles de moulage, de démoulage, et d'usinage d'une plate-forme annulaire interne d'aubage, dont le brut de fonderie est représenté en figures 2a et 2b, ainsi qu'aux étapes de démoulage et d'usinage. Il existe donc un besoin pour une alternative de réalisation de la platine d'étanchéité, conservant les mêmes fonctions d'étanchéité et de « fusible », et facilitant le procédé de fabrication. PRESENTATION DE L'INVENTION L'invention a pour but de résoudre le problème mentionné ci-avant, en proposant un aubage de distribution de flux comprenant une platine d'étanchéité de fabrication simplifiée. A cet égard, l'invention a pour objet un aubage fixe de distribution de flux dans une turbomachine, comprenant une plate-forme annulaire respectivement interne sur laquelle est montée une pluralité d'aubes radiales, dans lequel la plate- forme annulaire interne comprend une couronne de support des aubes, ledit aubage comprenant en outre une platine annulaire d'étanchéité s'étendant en amont de la plate-forme annulaire interne par rapport à un écoulement d'air dans l'aubage, l'aubage étant caractérisé en ce que la platine d'étanchéité est formée intégralement avec la couronne de support des aubes. Avantageusement, mais facultativement, l'aubage selon l'invention peut en outre comprendre au moins l'une des caractéristiques suivantes : - la platine d'étanchéité est une protubérance annulaire vers l'amont de la couronne de support des aubes. - la platine d'étanchéité comporte une rainure circonférentielle. L'invention a également pour objet une turbomachine comprenant au moins un aubage de distribution de flux selon l'invention.
L'invention a enfin pour objet un procédé de fabrication d'un aubage fixe de distribution de flux, comprenant les étapes consistant à : - mouler une plate-forme annulaire interne d'aubage fixe de distribution de flux d'air comprenant une couronne de support d'aubage de sorte que ladite plate-forme présente, sur ladite couronne de support, une protubérance annulaire vers l'amont, et - usiner la plate-forme annulaire interne pour former, à partir de la protubérance de ladite plate-forme, une platine d'étanchéité. Avantageusement, mais facultativement, le procédé de fabrication d'un aubage fixe de distribution de flux comprend en outre une étape consistant à réaliser une rainure annulaire dans la platine d'étanchéité par usinage ou par moulage, lors de l'étape de moulage de la plate-forme annulaire interne. L'invention a également pour objet une turbomachine comprenant au moins un tel aubage, et un procédé de fabrication d'un tel aubage. DESCRIPTION DES FIGURES 15 D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : - La figure 1, déjà décrite, représente en vue en coupe partielle un aubage fixe de distribution de flux selon l'art antérieur, 20 - Les figures 2a et 2b représentent, respectivement en vue en coupe et en perspective, le brut de fonderie d'une plate-forme annulaire interne d'aubage de distribution de flux selon l'art antérieur, - Les figures 3a et 3b représentent, respectivement en vue en coupe et en perspective partielles, un aubage de distribution de flux selon un mode 25 de réalisation de l'invention, - Les figures 4a et 4b représentent respectivement en vue en coupe et en perspective le brut de fonderie d'une plate-forme annulaire interne d'un aubage selon un mode de réalisation de l'invention, - Les figures 5a et 5b représentent respectivement le schéma de 30 démoulage du brut de fonderie d'une plate-forme annulaire interne de distributeur selon l'art antérieur et selon l'invention. - La figure 6 représente les principales étapes du procédé de fabrication d'un aubage de distribution de flux selon l'invention. 10 DESCRIPTION DETAILLEE D'AU MOINS UN MODE DE REALISATION En référence aux figures 3a et 3b, on a représenté une vue partielle d'un aubage 10 fixe de distribution du flux d'air s'écoulant dans une turbomachine, le sens de l'écoulement du flux d'air étant représenté par une flèche F, l'aubage formant un étage d'un distributeur d'une turbine de turbomachine, par exemple de turbine basse-pression. L'aubage 10 comporte une pluralité d'aubes 11 fixes disposées radialement par rapport à un axe de la turbomachine (non représenté), qui est également l'axe de l'aubage, lesdites aubes s'étendant étant montées sur une plate-forme annulaire interne 12. La plate-forme 12 comporte une cloison annulaire 120 s'étendant radialement par rapport à l'axe de la turbomachine, ainsi qu'une couronne 121 de support des aubes 11, s'étendant de part et d'autre de la cloison annulaire au niveau d'une extrémité radialement externe de celle-ci.
On a représenté sur les figures 3a et 3b, par une flèche F le sens d'écoulement de l'air au travers de l'aubage 10, définissant ainsi une partie amont par rapport au flux d'air, par laquelle arrive l'écoulement d'air, et une partie aval par rapport au flux d'air, par laquelle ressort l'écoulement d'air. En outre, la plate-forme 12 comprend une platine annulaire d'étanchéité 20.
Cette platine d'étanchéité s'étend vers l'amont par rapport à la plate-forme annulaire interne, et est conformée pour coopérer avec un becquet aval d'un aubage de rotor situé en amont de l'aubage 10 dans la turbomachine pour former un joint d'étanchéité de type labyrinthe. Comme visible sur la figure 3a, la platine d'étanchéité est formée intégralement avec la plate-forme annulaire interne 12, c'est-à-dire que la platine d'étanchéité et la plate-forme annulaire interne forment une pièce monobloc. Avantageusement, la platine d'étanchéité est une protubérance vers l'amont de la couronne de support des aubes 121, qui s'étend de préférence à partir de la surface radialement interne de la couronne de support 121, au niveau d'une extrémité amont de celle-ci. Pour ce faire, la couronne de support 121 et la platine d'étanchéité 20 sont avantageusement moulées en une seule pièce, de sorte que la platine d'étanchéité et la couronne de support soient moulées en une seule pièce. Comme illustré en figure 4a et 4b, le brut de fonderie de la couronne de support 121 comporte alors une protubérance vers l'amont par rapport aux platines de l'art antérieur, la protubérance, une fois usinée, formant la platine d'étanchéité. Avantageusement, la platine d'étanchéité 20 comporte en outre une rainure circonférentielle 22 permettant de diminuer sa rigidité et de rompre facilement en cas de survitesse de la turbomachine pour garantir la fonction « fusible » de ladite platine. Cette rainure peut être usinée sur la platine mais avantageusement elle est réalisée dès l'opération de moulage de la couronne de support des aubes 121 et de la platine d'étanchéité. En référence à la figure 6, le procédé de fabrication d'un tel aubage de distribution de flux comprend donc le moulage 100, en une seule pièce d'une plate- forme annulaire interne 12 d'aubage munie d'une protubérance vers l'amont, le démoulage 200 et l'usinage 300 de ladite plate-forme pour obtenir une platine d'étanchéité s'étendant vers l'amont depuis ladite plate-forme annulaire interne. Le fait de mouler d'une seule pièce la platine d'étanchéité et la plate-forme annulaire interne 12 facilite le procédé et réduit le temps nécessaire à sa réalisation puisqu'il ne comprend plus la mise en oeuvre d'une étape de brasage de la platine d'étanchéité sur la plate-forme annulaire interne. Dans le cas où platine d'étanchéité 20 comporte une rainure circonférentielle, l'usinage de ladite rainure peut être réalisé simultanément à l'étape d'usinage 300. De ce fait, aucune opération n'est ajoutée et le procédé n'est pas plus long. En outre, comme représenté en figures 5a et 5b, le moule utilisé pour la réalisation de la plate-forme annulaire interne est simplifié. En effet, en figure 5a on a représenté le moule utilisé conformément à l'art antérieur. Il comprend un nombre important de reliefs pour obtenir la forme de la plate-forme annulaire interne, et notamment un rebord R permettant de délimiter l'extrémité amont de ladite plate-forme. Le moule utilisé pour produire une plate-forme annulaire interne conforme à l'invention est représenté en figure 5b. Comme visible sur la figure, le moule ne comprend plus le rebord R pour délimiter l'extrémité de la plate-forme. Au contraire, ce sont les clés de maintien des pales (non représentées), adjacentes qui maintiennent les pales 11 en position, qui sont utilisées pour mettre en forme le surplus de matière formant la protubérance de la platine d'étanchéité.
A tous ces égards l'aubage est donc moins coûteux et plus simple, donc plus rapide à produire.
Claims (6)
- REVENDICATIONS1. Aubage (10) fixe de distribution de flux dans une turbomachine, comprenant une plate-forme annulaire respectivement interne (12) sur laquelle est montée une pluralité d'aubes radiales (11), dans lequel la plate-forme annulaire interne (12) comprend une couronne de support des aubes (121), ledit aubage comprenant en outre une platine annulaire d'étanchéité (20) s'étendant en amont de la plate-forme annulaire interne (12) par rapport à un écoulement d'air dans l'aubage, l'aubage étant caractérisé en ce que la platine d'étanchéité (20) est formée intégralement avec la couronne de support des aubes (121).
- 2. Aubage (10) selon la revendication précédente, dans lequel la platine d'étanchéité (20) est une protubérance annulaire vers l'amont de la couronne de support des aubes(121).
- 3. Aubage (10) selon la revendication précédente, dans lequel la platine d'étanchéité (20) comporte une rainure circonférentielle (22).
- 4. Turbomachine comprenant au moins un aubage (10) de distribution de flux selon l'une des revendications précédentes.
- 5. Procédé de fabrication d'un aubage (10) de distribution de flux selon l'une des revendications 1 à 3, comprenant les étapes consistant à: - mouler une plate-forme annulaire interne (12) d'aubage fixe de distribution de flux d'air comprenant une couronne de support d'aubage (121) de sorte que ladite plate-forme présente, sur ladite couronne de support, une protubérance annulaire vers l'amont, et - usiner la plate-forme annulaire interne (12) pour former, à partir de la protubérance de ladite plate-forme, une platine d'étanchéité (20).
- 6. Procédé de fabrication d'un aubage (10) selon la revendication 5, comprenant en outre une étape consistant à réaliser une rainure annulaire (22) dans la platine d'étanchéité (20) par usinage ou par moulage, lors de l'étape de moulage de la plate-forme annulaire interne (12).
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Owner name: SNECMA, FR Effective date: 20170713 |
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