FR3001761A1 - Flow distribution vane for use in turboshaft engine of aircraft, has sealing plate comprising quibblings uniformly distributed along circumference of plate for holding plate in axial position in groove with respect to axis of inner platform - Google Patents
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Abstract
Description
DOMAINE DE L'INVENTION Le domaine de l'invention est celui des aubages fixes de distribution du flux dans une turbomachine.FIELD OF THE INVENTION The field of the invention is that of fixed blades of flow distribution in a 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 (stator) 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 du rotor et l'interstice entre la plate-forme de l'aubage fixe 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 (becquet annulaire et platine d'étanchéité) soient partiellement 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 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 (ensemble des étages d'aubages fixes) en partant du principe que le rotor recule par rapport au stator sous l'effet des efforts aérodynamiques, engendrant un 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 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 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 2 est rapportée par brasage uniquement sur la cloison de la plateforme inférieure, 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.STATE OF THE ART A turbomachine comprises turbine stages each comprising a blade rotor wheel and an air flow distribution vane (stator) flowing in the turbine, each vane comprising two coaxial annular platforms. extending one inside the other and between which extend a plurality of fixed radial vanes. The air flow in the turbomachine flows normally in the vein of the blade, that is to say between the blades. In order to avoid recirculation of air in a radial direction between the rotor vein and the gap between the platform of the fixed blade and the rotor located upstream of it relative to the air flow, the fixed blade stages forming the stator and rotor of cooperating elements have been provided to form a labyrinth type seal. Each rotor stage comprises in this respect a downstream annular spoiler, while each fixed blade comprises on its inner platform, a sealing plate extending upstream so that both (annular spoiler and platinum d). sealing) are partially superimposed. The sealing plate must also perform a function called "fuse" to preserve a failure hierarchy in case of overspeed of the turbine, that is to say a significant increase in the speed of rotation of the turbine, which can for example, from a rupture of the turbine shaft. To stop this malfunction that can have serious consequences on the integrity of the turbine and therefore the aircraft, it seeks to break a maximum of rotor blades on the stator vanes (set of fixed blade stages) on the assumption that the rotor moves back with respect to the stator under the effect of aerodynamic forces, generating contact between the stator vanes and the rotor blades. A distinction is made between damaging overspeeds, located between the trailing edge of the rotor blades and the leading edge of the stator vanes at the upper level or in the middle of the vein, which are non-damaging overspeeds between the rotor. trailing edge of the rotor blades and the leading edge of the vanes at the lower level of the vein. To best control the overspeed and thus preserve the failure hierarchy to ensure the shutdown of the turbine, it is necessary that the damaging overspeed games are filled first, i.e. become zero before the games of undamaged overspeed. This state of affairs makes it necessary to increase the non-damaging overspeed games to ensure this hierarchy. This leads to a contradiction concerning the sealing plate: an increase in non-damaging lower vane overspeeding games implies a decrease in the recovery clearance and vice versa. However, given the low clearance between this plate and the rotor upstream rotor contact / stator will be first in this area in case of overspeed of the turbine. To preserve the hierarchy of failure in the event of overspeed, the sealing plate must not resist and break or bend as quickly as possible in the event of impact with the moving rotor, hence this "fuse" function. In this regard, there is shown in Figure 1 a sectional view of a lower platform 12 of a vane 10 flow distribution, illustrating the configuration adopted so far of a sealing plate. The lower platform comprises a wall 120 extending radially and a support ring of the vanes 121, extending substantially axially on either side of the partition. The sealing plate 2 is soldered only on the wall of the lower platform, on the upstream side, in order to be easily destroyed in the event of impact with a rotor. In addition, it has undulations between the brazed portion to the wall and the portion extending upstream, to make it less rigid.
La platine d'étanchéité nécessite donc, pour être réalisée, la mise en oeuvre d'un nombre important d'opérations : d'abord 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. 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.The sealing plate thus requires, to be carried out, the implementation of a large number of operations: first cutting and shaping, which is complex because of the undulations that the platen has, then brazing the platinum on the bulkhead of the platform. This manufacturing process is complex, requires additional machining costs to prepare the surfaces to be brazed, as well as an increase in production time. There is therefore a need for an alternative embodiment of the sealing plate, retaining the same functions of sealing and "fuse", and facilitating the manufacturing process.
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 deux plates-formes annulaires coaxiales respectivement interne et externe, reliées entre elles par une pluralité d'aubes radiales, dans lequel la plate-forme annulaire interne comprend une cloison radiale annulaire et une couronne de support des aubes s'étendant de part et d'autre d'une extrémité radialement externe de ladite cloison, l'aubage comprenant en outre une platine annulaire d'étanchéité rapportée sur la plate-forme annulaire interne, du côté amont de la cloison radiale par rapport à un écoulement d'air dans l'aubage, l'aubage étant caractérisé en ce que la couronne de support des aubes comporte une rainure annulaire, et la platine d'étanchéité est insérée dans ladite rainure sur une bande de largeur correspondant à la profondeur de la rainure, la platine d'étanchéité comportant sur ladite largeur une pluralité d'ergotages adaptés pour maintenir la platine en position axiale dans la rainure par rapport à l'axe de la plate-forme. Avantageusement, mais facultativement, l'aubage selon l'invention peut en outre comprendre au moins l'une des caractéristiques suivantes : - la rainure de la couronne de support des aubes comporte une gorge circonférentielle adaptée pour recevoir les ergotages de la platine d'étanchéité, et définissant un rebord de la rainure contre lequel lesdits ergotages viennent en appui. - la platine d'étanchéité comporte, sur la largeur insérée dans rainure, une pluralité de bossages adaptés pour maintenir la platine en position radiale dans la rainure par rapport à l'axe de la plate-forme. - la largeur de la platine d'étanchéité insérée dans la rainure comprend une pluralité de portions ondulées dans la direction de l'axe de la plate-forme axiale, lesdites portions étant espacées par des portions rectilignes dans ladite direction. - les portions rectilignes s'étendant entre deux portions ondulées consécutives présentent une largeur inférieure à la largeur des portions ondulées. - la platine d'étanchéité comporte une rainure circonférentielle. - la platine d'étanchéité comprend, sur son extrémité insérée dans la rainure de la couronne de support des aubes, une pluralité de pattes en saillie, chaque patte étant entourée d'un ressort à mémoire de forme. - chaque ressort présente une longueur supérieure à celle de la patte sur laquelle il est positionné. le fond de la rainure de la couronne de support des aubes comprend une gorge adaptée pour recevoir les pattes, la surface de fond de la rainure de part et d'autre de la gorge formant une surface d'appui pour les ressorts. L'invention a également pour objet une turbomachine comprenant au moins un tel aubage, et un procédé de fabrication d'un tel aubage, comprenant les étapes consistant à : - réaliser une rainure dans une couronne de support de l'aubage, - réaliser, une pluralité d'ergots sur une platine annulaire d'étanchéité par découpe et pliage, et - insérer la platine d'étanchéité dans la rainure de la couronne de support des aubes de sorte que les ergotages soient insérés dans la rainure. Avantageusement, mais facultativement, lors du procédé de fabrication, la rainure annulaire de la couronne de support des aubes est réalisée, lors d'une étape de moulage de ladite couronne de support, par insertion d'un noyau de fonderie dans un moule utilisé pour la formation de ladite couronne. DESCRIPTION DES FIGURES 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 une vue en coupe axiale d'une plate-forme inférieure d'un aubage de distribution de l'état de la technique. - La figure 2a, représente une vue en perspective partielle d'un aubage conforme à un mode de réalisation de l'invention. - La figure 2b représente la réalisation d'une couronne de support d'aubage au moyen d'un noyau de fonderie, et la figure 2c représente le noyau de fonderie utilisé, - La figure 2d représente, vue en coupe, la mise en place d'une platine d'étanchéité dans une couronne de support d'un aubage, - La figure 3a représente une platine d'étanchéité munie d'ergotages, les figures 3b et 3c représentant des détails de ladite platine, - La figure 4 représente une variante de réalisation d'une platine de la figure 3a, - Les figures 5a et 5b illustrent respectivement une autre variante de réalisation d'une platine de la figure 3a, ainsi qu'un détail de cette variante, - Les figures 6a et 6b illustrent respectivement une autre variante de réalisation d'une platine de la figure 3a, ainsi qu'un détail de cette variante, - La figure 6c représente, vue en coupe, la mise en place d'une platine d'étanchéité des figures 6a et 6b dans une couronne de support d'un aubage, - La figure 7a représente une vue en coupe d'une variante de réalisation d'une platine d'étanchéité de la figure 6c une fois mise en place dans une couronne de support d'un aubage, - La figure 7b représente schématiquement une vue en coupe d'une variante de réalisation d'une rainure d'une couronne de support d'un aubage, - La figure 8 représente les principales étapes d'un mode de mise en oeuvre d'un procédé de fabrication d'un aubage fixe de distribution de flux. DESCRIPTION DETAILLE D'AU MOINS UN MODE DE REALISATION DE L'INVENTION En référence à la figure 2a, on a représenté une vue partielle d'un aubage 10 fixe de distribution du flux d'air s'écoulant dans une turbomachine, formant un étage d'un distributeur d'une turbine de turbomachine, par exemple de turbine basse- pression. Cet étage d'aubage fixe est donc configuré pour être positionné en aval d'un étage d'aubage mobile de rotor.PRESENTATION OF THE INVENTION The object of the invention is to solve the problem mentioned above by proposing a flow distribution vane comprising a simplified manufacturing sealing plate. In this regard, the invention relates to a fixed blade distribution of flow in a turbomachine, comprising two coaxial annular platforms respectively internal and external, interconnected by a plurality of radial vanes, wherein the platform internal ring comprises an annular radial wall and a blade support ring extending on either side of a radially outer end of said partition, the blade further comprising an annular sealing plate attached to the platform; internal annular shape, on the upstream side of the radial partition with respect to an air flow in the blading, the blading being characterized in that the blade supporting ring comprises an annular groove, and the sealing plate is inserted in said groove on a strip of width corresponding to the depth of the groove, the sealing plate having on said width a plurality of ergotings adapted to hold the plate in axial position in the groove with respect to the axis of the platform. Advantageously, but optionally, the vane according to the invention may further comprise at least one of the following features: the groove of the vane support ring has a circumferential groove adapted to receive the nibs of the sealing plate and defining a rim of the groove against which said lugs come to bear. - The sealing plate has, on the width inserted into the groove, a plurality of bosses adapted to maintain the plate in radial position in the groove relative to the axis of the platform. the width of the sealing plate inserted in the groove comprises a plurality of corrugated portions in the direction of the axis of the axial platform, said portions being spaced apart by rectilinear portions in said direction. - The rectilinear portions extending between two consecutive corrugated portions have a width less than the width of the corrugated portions. - The sealing plate has a circumferential groove. - The sealing plate comprises, on its end inserted in the groove of the blade support ring, a plurality of projecting tabs, each tab being surrounded by a shape memory spring. each spring has a length greater than that of the tab on which it is positioned. the bottom of the groove of the blade support ring comprises a groove adapted to receive the tabs, the bottom surface of the groove on either side of the groove forming a bearing surface for the springs. The invention also relates to a turbomachine comprising at least one such blade, and a method of manufacturing such a blade, comprising the steps of: - producing a groove in a support ring of the blade, - to realize, a plurality of lugs on an annular sealing plate by cutting and folding, and - inserting the sealing plate in the groove of the blade support ring so that the lugs are inserted into the groove. Advantageously, but optionally, during the manufacturing process, the annular groove of the blade support ring is formed, during a step of molding said support ring, by inserting a foundry core into a mold used to the formation of said crown. DESCRIPTION OF THE FIGURES Other characteristics, objects and advantages of the invention will emerge from the description which follows, which is purely illustrative and nonlimiting, and which should be read with reference to the appended drawings in which: FIG. 1, already described , represents an axial sectional view of a lower platform of a distribution vane of the state of the art. - Figure 2a shows a partial perspective view of a blade according to one embodiment of the invention. FIG. 2b shows the production of a vane support crown by means of a foundry core, and FIG. 2c represents the foundry core used; FIG. 2d represents, in sectional view, the installation a sealing plate in a support ring of a vane, - Figure 3a shows a sealing plate provided with nibs, Figures 3b and 3c showing details of said plate, - Figure 4 shows a variant embodiment of a plate of FIG. 3a, FIGS. 5a and 5b respectively illustrate another variant embodiment of a plate of FIG. 3a, as well as a detail of this variant, FIGS. 6a and 6b illustrate respectively another alternative embodiment of a plate of Figure 3a, and a detail of this variant, - Figure 6c shows, in section, the establishment of a sealing plate of Figures 6a and 6b in a support ring of a vane, - The figure 7a is a sectional view of an alternative embodiment of a sealing plate of FIG. 6c once installed in a support ring of a vane, FIG. 7b schematically shows a sectional view of FIG. an alternative embodiment of a groove of a support ring of a vane, - Figure 8 shows the main steps of an embodiment of a method of manufacturing a fixed vane of flow distribution . DETAILED DESCRIPTION OF AT LEAST ONE EMBODIMENT OF THE INVENTION With reference to FIG. 2a, there is shown a partial view of a fixed blade 10 for distributing the flow of air flowing in a turbomachine, forming a stage. a distributor of a turbomachine turbine, for example a low-pressure turbine. This fixed blade stage is therefore configured to be positioned downstream of a moving rotor blade stage.
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 chacune entre une plate-forme annulaire interne 12 et une plate-forme annulaire externe 13 coaxiales (l'axe des plates- formes étant l'axe de l'aubage). 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.Blading 10 comprises a plurality of fixed blades 11 arranged radially with respect to an axis of the turbomachine (not shown), which is also the axis of the blade, said blades each extending between an annular platform internal 12 and an outer annular platform 13 coaxial (the axis of the platforms being the axis of the blading). The platform 12 comprises an annular partition 120 extending radially with respect to the axis of the turbomachine, as well as a ring 121 for supporting the blades 11, extending on either side of the annular partition at level of a radially outer end thereof.
La plate-forme 12 comporte également une couronne annulaire 122 de support d'une couche de matériau abradable s'étendant de part et d'autre de la cloison radiale 120, au niveau de son extrémité radialement interne. Sur la figure 2a, on a représenté par une flèche F le sens d'écoulement de 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. Les couronnes 121 et 122, ainsi que la cloison radiale 120, délimitent une cavité ouverte vers l'amont et une cavité ouverte vers l'aval par rapport au flux d'air. En outre, l'aubage 10 comprend une platine annulaire d'étanchéité 20, rapportée sur la plate-forme annulaire interne 12 et du côté amont de la cloison radiale par rapport au flux d'air et s'étendant vers l'amont. Cette platine annulaire d'étanchéité est configurée pour coopérer avec un becquet aval d'un aubage de rotor situé en amont de l'aubage dans la turbine, pour former un joint d'étanchéité de type labyrinthe comme décrit précédemment. Elle est avantageusement fabriquée en tôle. La platine annulaire d'étanchéité 20 est rapportée sur la couronne 121 de support des aubes, et non plus sur la cloison radiale 120. La platine d'étanchéité 20 est ainsi plus courte dans le sens axial, donc plus légère, et simple à fabriquer. Plus spécifiquement, comme représenté en figure 2d, la platine 20 est insérée dans une rainure 1212 circonférentielle de la couronne 121 de support des aubes, ladite rainure étant réalisée dans une face amont 1211 de la couronne par rapport au flux d'air, et sera décrite plus en détails ci-après. De cette manière, on évite une étape de brasage de la platine d'étanchéité sur la couronne de support des aubes 121.The platform 12 also comprises an annular ring 122 for supporting a layer of abradable material extending on either side of the radial partition 120, at its radially inner end. FIG. 2a shows, by an arrow F, the direction of flow of air through blading 10, thus defining an upstream portion with respect to the air flow, through which the flow of air flows. air, and a downstream portion with respect to the air flow, through which the airflow is emerging. The rings 121 and 122, as well as the radial partition 120, delimit an open cavity upstream and a cavity open downstream relative to the air flow. In addition, the blade 10 comprises an annular sealing plate 20, attached to the inner annular platform 12 and the upstream side of the radial partition relative to the air flow and extending upstream. This annular sealing plate is configured to cooperate with a spoiler downstream of a rotor blade located upstream of the blade in the turbine, to form a labyrinth type seal as described above. It is advantageously made of sheet metal. The annular sealing plate 20 is attached to the ring 121 for supporting the blades, and no longer on the radial partition 120. The sealing plate 20 is thus shorter in the axial direction, therefore lighter, and simple to manufacture. . More specifically, as represented in FIG. 2d, the plate 20 is inserted in a circumferential groove 1212 of the blade support ring 121, said groove being made in an upstream face 1211 of the ring relative to the air flow, and will be described in more detail below. In this way, a brazing step of the sealing plate is avoided on the blade support ring 121.
La rainure 1212 présente une profondeur I, correspondant à la largeur d'une bande annulaire de la platine d'étanchéité 20 qui y est insérée. Pour son maintien dans la rainure 1212, la platine d'étanchéité 20 comporte, comme illustré en figures 3a à 3b, dans une bande d'extrémité de largeur I destinée à être insérée dans la rainure, une pluralité d'ergotages 23 de préférence mais non limitativement répartis régulièrement sur la circonférence de la platine 20, c'est-à-dire à intervalle angulaire constant par rapport à l'axe de l'aubage. En référence à la figure 3b, les ergotages 23 consistent en des découpes en L réalisées à partir du bord de la platine à insérer dans la rainure 1212, c'est-à-dire une première partie 230 de la découpe sensiblement orthogonale au bord de la platine, et une seconde partie 231 de la découpe orthogonale à la première, et donc sensiblement parallèle au bord de la platine. La partie de tôle 232 de la platine 20 délimitée par cette découpe est ensuite repliée pour former saillie par rapport à la surface de la platine 20, comme visible sur la figure 3c.The groove 1212 has a depth I, corresponding to the width of an annular band of the sealing plate 20 inserted therein. For its retention in the groove 1212, the sealing plate 20 comprises, as illustrated in FIGS. 3a to 3b, in an end band of width I intended to be inserted into the groove, a plurality of ergotings 23 preferably but not limited regularly distributed on the circumference of the plate 20, that is to say at constant angular interval relative to the axis of the blade. Referring to Figure 3b, the nibs 23 consist of L-shaped cuts made from the edge of the plate to be inserted into the groove 1212, that is to say a first portion 230 of the substantially orthogonal cut at the edge of the plate, and a second portion 231 of the cut orthogonal to the first, and therefore substantially parallel to the edge of the plate. The sheet portion 232 of the plate 20 delimited by this cutout is then folded to project relative to the surface of the plate 20, as shown in Figure 3c.
La découpe orthogonale 230 au bord de la platine peut présenter une longueur inférieure ou égale à la profondeur I de la rainure. Par exemple, dans la figure 2d, cette découpe 230 présente une longueur égale à la profondeur de la rainure. Dans d'autres modes de réalisation décrits ci-après, elle est inférieure. Les ergotages 23 peuvent être repliés alternativement d'un côté de la platine et de l'autre, comme illustré en figure 3a. Avantageusement, la seconde partie de la découpe, parallèle au bord de la platine, s'étend successivement d'un ergotage à l'autre, d'un côté et de l'autre de la première partie de la découpe, de manière à faire varier l'orientation des ergotages et rendre plus difficile le retrait des ergotages après mise en place de la platine 20 d'étanchéité. C'est le cas du mode de réalisation décrit ci-après en référence à la figure 5a. De plus, comme représenté en figures 6a et 6b, la platine comporte avantageusement une pluralité de bossages 24 répartis de préférence régulièrement le long de la circonférence de la platine 20. Les bossages 24 se trouvent de préférence sur la surface radialement interne de la platine. Ils permettent, en augmentant l'épaisseur de la platine, de maintenir celle-ci en position radiale autour de l'axe de l'aubage et des plates-formes dans la rainure. La rainure 1212 de la couronne 121 de support des aubes comprend une pluralité de gorges, ou plus avantageusement une gorge circonférentielle, configurée pour pouvoir recevoir les ergotages, et pour former dans la couronne 121 de support un rebord 1213 adapté pour retenir les ergotages dans la direction de l'axe de l'aubage et des plates-formes. Ainsi, une fois la platine 20 insérée dans la rainure 1212, les ergotages permettent son maintien en position axiale.The orthogonal cutout 230 at the edge of the plate may have a length less than or equal to the depth I of the groove. For example, in FIG. 2d, this cutout 230 has a length equal to the depth of the groove. In other embodiments described below, it is lower. The nibbling 23 can be folded alternately on one side of the plate and the other, as shown in Figure 3a. Advantageously, the second part of the cut, parallel to the edge of the plate, extends successively from one nibble to the other, on one side and the other of the first part of the cut, so as to make vary the orientation of the nibs and make it more difficult to remove the nibs after placing the sealing plate 20. This is the case of the embodiment described hereinafter with reference to FIG. 5a. In addition, as shown in Figures 6a and 6b, the plate advantageously comprises a plurality of bosses 24 preferably distributed regularly along the circumference of the plate 20. The bosses 24 are preferably on the radially inner surface of the plate. They allow, by increasing the thickness of the plate, to maintain it in radial position about the axis of the blade and platforms in the groove. The groove 1212 of the ring 121 for supporting the blades comprises a plurality of grooves, or more preferably a circumferential groove, configured to be able to receive the nibs, and to form in the crown 121 of support a flange 1213 adapted to retain the nibbles in the direction of the axis of the blading and platforms. Thus, once the plate 20 inserted in the groove 1212, the nibs allow its retention in the axial position.
La rainure 1212 est avantageusement réalisée lors du moulage de la couronne 121, par insertion d'un noyau de fonderie 30 dans le moule utilisé à cette fin. Cette réalisation est illustrée en figures 2b, qui représente le noyau en place dans la couronne 121, et 2c, qui représente le noyau. Le noyau 30 comporte avantageusement une couronne de matière 31 munie sur sa circonférence d'une patte 32 en saillie, ladite patte étant munie en son extrémité d'un bourrelet 33 circonférentiel. De cette façon la rainure obtenue présente une gorge en contre-dépouille (formant ainsi le rebord 1213) permettant aux ergotages 23 de se loger à l'intérieur de la rainure, et de venir en appui contre le rebord, garantissant ainsi la mise en position et le maintien en position axiale, c'est-à-dire dans la direction de l'axe de l'aubage et des plates-formes. Avantageusement, la platine d'étanchéité 20 comprend au moins un moyen lui conférant une fonction de fusible. En effet, une platine annulaire 20 telle que décrite jusqu'à présent est assez rigide et pourrait ne pas respecter la hiérarchie de rupture en cas de survitesse de la turbine.The groove 1212 is advantageously made during the molding of the ring 121, by inserting a foundry core 30 in the mold used for this purpose. This embodiment is illustrated in Figures 2b, which shows the core in place in the ring 121, and 2c, which represents the core. The core 30 advantageously comprises a ring of material 31 provided on its circumference with a lug 32 projecting, said lug being provided at its end with a bead 33 circumferential. In this way the groove obtained has an undercut groove (thus forming the flange 1213) allowing the lugs 23 to be housed inside the groove, and to abut against the flange, thus ensuring the setting in position and maintaining the axial position, that is to say in the direction of the axis of the blade and platforms. Advantageously, the sealing plate 20 comprises at least one means conferring a fuse function. Indeed, an annular plate 20 as described so far is quite rigid and may not respect the hierarchy of failure in case of overspeed of the turbine.
Pour diminuer cette rigidité, plusieurs possibilités sont décrites ci-après. Dans un premier mode de réalisation, représenté en figure 4, la platine comporte une rainure circonférentielle 21 diminuant sa rigidité. Alternativement, la platine 20 peut comporter une pluralité de rainures circonférentielles en secteur de cercle, ou encore une pluralité de rainures axiales.To reduce this rigidity, several possibilities are described below. In a first embodiment, shown in Figure 4, the plate has a circumferential groove 21 decreasing its rigidity. Alternatively, the plate 20 may comprise a plurality of circumferential grooves in circle sector, or a plurality of axial grooves.
Selon un mode de réalisation alternatif représenté en figures 5a à 5c, la platine d'étanchéité 20 comprend une pluralité de portions 25 en secteur d'anneau, au niveau desquelles la tôle est ondulée dans une direction transversale à la tôle, c'est-à-dire, une fois insérée dans la couronne de support des aubes 121, dans une direction sensiblement parallèle à l'axe de l'aubage et des plates-formes.According to an alternative embodiment shown in FIGS. 5a to 5c, the sealing plate 20 comprises a plurality of ring sector portions 25, at which the sheet is corrugated in a direction transverse to the sheet, ie that is, once inserted into the vane support ring 121, in a direction substantially parallel to the axis of the vane and platforms.
La « direction » des ondulations est l'axe de part et d'autre duquel la platine ondule. Les ondulations forment ainsi des bourrelets parallèles 26 en secteurs d'anneau. Ces ondulations permettent de s'assurer que la hiérarchie de rupture est respectée en cas de survitesse, et donc de contact entre l'aubage mobile de rotor située en amont, et l'aubage 10. En effet, lors d'un éventuel contact, les efforts axiaux réalisés par l'aubage de rotor sur l'aubage 10 ont pour effet de faire plier la platine 20 en comprimant les ondulations à la façon d'un ressort, ce qui assure que la tôle se déplace vers l'aval, par rapport au flux d'air, et n'interfère pas à la hiérarchie de rupture prévue. A cet égard, les portions 27 de la platine 20 entre deux portions ondulées 25, ne présentent pas d'ondulations, c'est-à-dire sont rectilignes dans la direction axiale définie ci-avant, et elles sont de préférence d'une largeur inférieure 127 à la largeur 125 des portions ondulées, la largeur étant mesurée dans la direction axiale.The "direction" of the undulations is the axis on both sides of which the plate undulates. The corrugations thus form parallel beads 26 in ring sectors. These corrugations make it possible to ensure that the hierarchy of rupture is respected in the event of overspeed, and therefore of contact between the upstream rotor rotor blade, and the blade 10. In fact, during a possible contact, the axial forces made by the rotor blading on the blade 10 have the effect of folding the plate 20 by compressing the corrugations in the manner of a spring, which ensures that the sheet moves downstream, by relative to the airflow, and does not interfere with the predicted failure hierarchy. In this regard, the portions 27 of the plate 20 between two corrugated portions 25, do not have corrugations, that is to say are straight in the axial direction defined above, and they are preferably a lower width 127 to the width 125 of the corrugated portions, the width being measured in the axial direction.
Par convention, on nomme « distance curviligne » d, représentée par une flèche ondulée, la largeur de la portion ondulée de la platine en longeant les ondulations, correspondant à la largeur de la bande obtenue en dépliant cette portion ondulée, et, par opposition, on nomme « largeur » d'une portion ondulée la largeur de la bande occupée par la portion ondulée une fois la tôle pliée pour former les ondulations. De préférence, la largeur des portions ondulées 25 est égale à la profondeur 1 de la rainure, de sorte que la distance curviligne est strictement supérieure à 1, et les portions rectilignes 27 présentent une largeur strictement inférieure àl. Comme visible sur la figure 5a, les ergotages entre lesquels est placée chaque portion ondulée sont réalisés dans les portions rectilignes 27 adjacentes, ils sont donc symétriques l'un de l'autre par rapport à la portion ondulée 25. En cas de survitesse de la turbomachine, les portions ondulées 25 peuvent venir en butée contre le fond de la rainure dans la couronne de support 121 et les ondulations peuvent se comprimer avant que les portions rectilignes ne soient sollicitées, et qu'ainsi elles n'empêchent pas cette compression. Selon un autre mode de réalisation alternatif, représenté en figures 6a, 6b, et 6c, la platine 20 d'étanchéité comprend, à son extrémité insérée dans la rainure, une pluralité de pattes 28 s'étendant en saillie de ladite platine, dans la direction axiale. Les pattes 28 sont de préférence régulièrement réparties sur la circonférence de la platine 20. En outre, sur chaque patte 28, est monté un ressort 29, dit à mémoire de forme, c'est-à-dire tel que lorsque le ressort est comprimé, il ne reprend pas sa position initiale.By convention, the term "curvilinear distance" d, represented by a wavy arrow, the width of the corrugated portion of the plate along the corrugations, corresponding to the width of the strip obtained by unfolding this corrugated portion, and, by contrast, The width of the strip occupied by the corrugated portion is called the width of a corrugated portion once the sheet has been folded to form the corrugations. Preferably, the width of the corrugated portions 25 is equal to the depth 1 of the groove, so that the curvilinear distance is strictly greater than 1, and the rectilinear portions 27 have a width strictly less than 1. As can be seen in FIG. 5a, the nibbles between which each corrugated portion is placed are made in the rectilinear portions 27 adjacent, they are therefore symmetrical to each other with respect to the corrugated portion 25. In the event of overstepping of the turbomachine, the corrugated portions 25 can abut against the bottom of the groove in the support ring 121 and the corrugations can be compressed before the rectilinear portions are solicited, and that they do not prevent this compression. According to another alternative embodiment, shown in FIGS. 6a, 6b, and 6c, the sealing plate 20 comprises, at its end inserted in the groove, a plurality of lugs 28 projecting from said plate, in the axial direction. The lugs 28 are preferably uniformly distributed over the circumference of the plate 20. In addition, on each leg 28, is mounted a spring 29, said memory shape, that is to say, such that when the spring is compressed he does not return to his original position.
Comme représenté en figure 6c, dans ce mode de réalisation, la profondeur I de la rainure 1212 est occupée, sur une largeur L, par les ergotages 23, et sur le reste par les pattes 28 munies des ressorts 29. Dans ce cas les ergotages 23 n'occupent donc pas toute la profondeur de la rainure.As represented in FIG. 6c, in this embodiment, the depth I of the groove 1212 is occupied, on a width L, by the spurs 23, and on the remainder by the lugs 28 provided with the springs 29. In this case, the spurs 23 do not occupy the entire depth of the groove.
Les pattes rajoutées à la définition de la platine d'étanchéité 20, et sur lesquelles sont positionnés les ressorts, permettent encore de s'assurer que la hiérarchie de rupture est respectée en cas de survitesse. En effet, en cas d'un éventuel contact entre l'aubage de rotor situé en amont et l'aubage 10, les efforts axiaux exercés par l'aubage de rotor sur la platine auront pour effet de comprimer les ressorts à mémoire de forme. Puis, le fait que les ressorts soient à mémoire de forme permet qu'ils n'exercent plus d'efforts sur la platine 20 après leur compression, et garantissent ainsi que cette dernière n'interfère pas dans la hiérarchie de rupture de la turbine prévue.The tabs added to the definition of the sealing plate 20, and on which are positioned the springs, further ensure that the failure hierarchy is respected in case of overspeed. Indeed, in the event of a possible contact between the upstream rotor blading and the blading 10, the axial forces exerted by the rotor blading on the platen will have the effect of compressing the shape memory springs. Then, the fact that the springs are shape memory allows them to exert more effort on the plate 20 after compression, and thus ensure that the latter does not interfere in the hierarchy of failure of the turbine provided .
Pour que la compression des ressorts puisse avoir lieu sans être gênée par les pattes 28, on prévoit deux modes de réalisation possibles illustrés en figures 7a et 7b. Selon un premier mode de réalisation, représenté en figure 7a, les ressorts 29 sont plus longs que les pattes 28 sur lesquelles ils sont positionnés. Ainsi, lors du montage, les ressorts sont en appui sur le fond de la rainure 1212 de la couronne de support des aubes, et, en cas de contact entre l'aubage de rotor situé en amont et l'aubage 10, les ressorts 29 peuvent être comprimés jusqu'à ce que les pattes viennent en butée contre le fond de la rainure. La différence de longueur A entre les ressorts et les pattes doit donc être supérieure à la différence entre les deux jeux suivants : le jeu entre le becquet aval de l'aube de rotor situé en amont de l'aubage et la platine d'étanchéité 20, et le jeu situé entre les pièces de l'aube de rotor et de l'aubage 10 venant en contact en premier en cas de déplacement de l'aube de rotor. En variante représentée en figure 7b, la rainure 1212 comporte elle-même une gorge 1215. La hauteur, dans le sens radial, de la gorge, est inférieure à celle de la rainure, et elle correspond à la hauteur des pattes 28, pour que la gorge puisse recevoir les pattes.In order that the compression of the springs can take place without being impeded by the tabs 28, two possible embodiments illustrated in FIGS. 7a and 7b are provided. According to a first embodiment, represented in FIG. 7a, the springs 29 are longer than the tabs 28 on which they are positioned. Thus, during assembly, the springs bear on the bottom of the groove 1212 of the blade support ring, and, in the event of contact between the upstream rotor blade and the blade 10, the springs 29 can be compressed until the tabs abut against the bottom of the groove. The difference in length A between the springs and the lugs must therefore be greater than the difference between the two following sets: the clearance between the downstream spoiler of the rotor blade situated upstream of the blading and the sealing plate 20 , and the clearance between the parts of the rotor blade and the blade 10 coming into contact first in case of displacement of the rotor blade. As a variant shown in FIG. 7b, the groove 1212 itself comprises a groove 1215. The height, in the radial direction, of the groove is less than that of the groove, and it corresponds to the height of the lugs 28, so that the throat can receive the legs.
De part et d'autre de la gorge 1215, est définie une surface d'appui sur laquelle viennent appuyer les ressorts 29. La gorge 1215 est avantageusement circonférentielle pour faciliter sa réalisation. Avantageusement, dans ce mode de réalisation, la longueur des ressorts est égale à celle des rainure, mais on peut également envisager qu'elle soit plus longue ou plus courte. Dans ce cas, en cas de contact entre l'aubage de rotor situé en amont et l'aubage 10, la platine vient appuyer contre la surface d'appui 1216, ce qui entraîne la compression des ressorts 29 et la pénétration des pattes dans la gorge. Les pattes ne gênent donc pas le déplacement de la platine. Comme précédemment, la profondeur A' de la gorge doit être supérieure à la différence entre les deux jeux suivants : le jeu entre le becquet aval de l'aube de rotor situé en amont de l'aubage et la platine d'étanchéité 20, et le jeu situé entre les pièces de l'aube de rotor et de l'aubage 10 venant en contact en premier en cas de déplacement de l'aube de rotor. En outre, dans les deux variantes de réalisation, les ressorts 29 doivent également présenter une longueur et un pas d'hélice suffisamment importants pour qu'ils puissent être comprimés de la différence entre les deux mentionnés ci-avant.On either side of the groove 1215 is defined a bearing surface on which the springs 29 are supported. The groove 1215 is advantageously circumferential to facilitate its production. Advantageously, in this embodiment, the length of the springs is equal to that of the groove, but it can also be considered that it is longer or shorter. In this case, in the event of contact between the upstream rotor blade and the blading 10, the plate bears against the bearing surface 1216, which causes the compression of the springs 29 and the penetration of the tabs into the groove. throat. The legs do not interfere with the movement of the plate. As before, the depth A 'of the groove must be greater than the difference between the following two sets: the clearance between the downstream spoiler of the rotor blade situated upstream of the blading and the sealing plate 20, and the clearance between the parts of the rotor blade and the blade 10 coming into contact first in case of displacement of the rotor blade. In addition, in both embodiments, the springs 29 must also have a length and a pitch of helix large enough that they can be compressed from the difference between the two mentioned above.
On va maintenant décrire, en référence à la figure 8, un procédé de fabrication d'un aubage conforme à la description qui précède. Au cours d'une première étape 100, on réalise une rainure annulaire 1212 une couronne de support d'aubes 121, au cours d'une étape de moulage de la couronne, par insertion d'un noyau 30 de fonderie comme décrit ci-avant.We will now describe, with reference to Figure 8, a method of manufacturing an vane according to the foregoing description. During a first step 100, an annular groove 1212 is formed with a blade support ring 121, during a step of molding the crown, by inserting a foundry core 30 as described above. .
La gorge 1215 au fond de la rainure, dans le cas du mode de réalisation de la figure 7b, peut alors être également réalisée lors du moulage, ou alternativement par usinage. Une deuxième étape 200 comprend la formation d'une platine d'étanchéité annulaire par emboutissage et mise en forme 210.The groove 1215 at the bottom of the groove, in the case of the embodiment of FIG. 7b, can then also be produced during molding, or alternatively by machining. A second step 200 comprises the formation of an annular sealing plate by stamping and shaping 210.
Les ergotages 23 de la platine 20 sont ensuite formés par découpage et pliage 220. Avantageusement, cette étape de découpe comprend aussi la formation des pattes 28 à l'extrémité de la platine, dans le cas du mode de réalisation représenté en figures 6a à 6c. Puis, dans le cas du mode de réalisation représenté en figure 4, on réalise 230 une rainure 21 circonférentielle dans la platine 20 par usinage. Dans le cas du mode de réalisation de la platine représenté en figures 5a et 5b, des portions de platine entre deux ergotages sont pliées par formage 240 pour obtenir des ondulations. Dans le cas du mode de réalisation représenté en figures 6a à 6c, on positionne 250 un ressort à mémoire de forme 29 sur chaque patte 28. Enfin, la platine 20 est insérée dans la rainure 1212 au cours d'une étape 300 de mise en place, du côté des ergotages, et le cas échéant des portions ondulées ou des pattes munies de ressorts. Quelle que soit la variante adoptée, le procédé permet de ne pas recourir à une étape de brasage et de préparation des surfaces à braser.The nibbling 23 of the plate 20 are then formed by cutting and folding 220. Advantageously, this cutting step also comprises the formation of the tabs 28 at the end of the plate, in the case of the embodiment shown in FIGS. 6a to 6c. . Then, in the case of the embodiment shown in FIG. 4, a circumferential groove 21 is produced in the plate 20 by machining. In the case of the embodiment of the plate shown in Figures 5a and 5b, platinum portions between two lugs are folded by forming 240 to obtain corrugations. In the case of the embodiment shown in FIGS. 6a to 6c, a shape memory spring 29 is positioned on each lug 28. Finally, the plate 20 is inserted in the groove 1212 during a step 300 of setting. place, the side of the quibbles, and if necessary corrugated portions or tabs provided with springs. Whatever the variant adopted, the method makes it possible not to resort to a soldering step and preparation of the surfaces to be brazed.
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| FR3117160A1 (en) * | 2020-12-07 | 2022-06-10 | Safran Aircraft Engines | AIRCRAFT TURBOMACHINE RECTIFIER |
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| US4184689A (en) * | 1978-10-02 | 1980-01-22 | United Technologies Corporation | Seal structure for an axial flow rotary machine |
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2013
- 2013-02-05 FR FR1350979A patent/FR3001761B1/en active Active
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| WO2022123140A1 (en) | 2020-12-07 | 2022-06-16 | Safran Aircraft Engines | Guide vane assembly for an aircraft turbine engine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3001761B1 (en) | 2015-01-23 |
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