FR3002272A1 - Secteur de distributeur a anti-rotation pour secteur adjacent - Google Patents

Abstract

Secteur de distributeur d'une turbomachine d'aéronef, comportant un organe d'accrochage (64) ayant une saillie (70, 70a, 70b) s'étendant radialement vers l'extérieur du secteur, un évidement (72) étant ménagé à travers au moins une partie d'une extrémité distale de la saillie (70, 70a, 70b), l'évidement (72) étant configuré pour recevoir un organe d'épaulement (74) formant butée pour une surface d'un secteur adjacent (26).

Description

SECTEUR DE DISTRIBUTEUR A ANTI-ROTATION POUR SECTEUR ADJACENT DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention concerne un élément de turbine basse pression de turboréacteur d'aéronef. Plus particulièrement, l'invention porte sur une structure de moyen d'accrochage d'un secteur de distributeur de turbine basse pression. L'invention porte également sur le procédé de fabrication de cette structure. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Une turbine basse pression comporte plusieurs étages successifs de détente. Chacun de ces étages présente une roue mobile (rotor) et une roue fixe (également appelée distributeur, stator ou grille). Les figures 1A et 1B illustrent un détail d'une telle turbine basse pression 8 d'orientation longitudinale amont-aval A. On montre ici une roue mobile 10 et un distributeur 12 de l'étage de détente amont. Chaque distributeur 12 est subdivisé en secteurs radiaux 16 qui portent chacun une pluralité d'aubes fixes 20. Les secteurs radiaux 16 sont chacun fixés sur un carter 14 en leur extrémité la plus éloignée de l'axe central par une plate-forme annulaire externe 18. Ici, la plate-forme 18 présente à l'amont et à l'aval des moyens d'accrochage 22 et 24 sur le carter 14.

On décrit plus particulièrement les moyens d'accrochage aval 24 d'un secteur 16, en référence aux figures 2 et 3. Les moyens 24 comportent deux rebords annulaires 28 et 30. Le rebord 28 s'étend en biais, vers l'extérieur de la turbine et vers l'aval (c'est-à-dire vers le haut et le côté droit des figures 2 et 3).

Le rebord 30 s'étend ici vers l'extérieur, au-delà du rebord 28, et vers l'aval également. Le rebord 30 comporte une portion radiale 30a et une portion axiale 30b.

SP 53700 CD 2 La portion radiale 30a comporte deux surfaces radiales amont et aval, respectivement 38a et 38b. La portion 30b s'étend en corniche depuis l'extrémité distale de la portion 30a, transversalement et vers l'aval. La portion 30b comporte deux surfaces annulaires externe et interne, respectivement 40a et 40b. Un évidement 32 est ménagé sur l'arête formée par les surfaces 38a et 40a. Cet évidement 32 forme logement pour un pion fixé sur le carter et qui sert de butée anti-rotation au secteur de distributeur 16. Un épaulement 34 est ménagé en saillie des surfaces 38b et 40b, en regard de l'évidement 32. L'épaulement comporte deux surfaces d'extrémité 42a et 42b, opposées l'une à l'autre et chacune transversale aux deux surfaces 38b et 40b L'épaulement 34 s'étire axialement jusqu'à une surface 38c d'extrémité de la portion 30b. L'épaulement 34 comporte enfin une surface inférieure 40c. Alternativement, l'épaulement 35 illustré en figures 1A et 1B est de forme légèrement différente de l'épaulement 34. En référence aux figures 1A et 1B, on décrit un élément 26 appelé secteur d'étanchéité. Le secteur d'étanchéité 26 comporte notamment un élément sectoriel longitudinal 26a, une attache 26b à section en U et une saillie 27 portée sur la partie intérieure de l'attache 26b.

L'épaulement 34 est prévu pour venir coopérer avec la saillie 27 (figure 1B), immobilisant ainsi le secteur d'étanchéité 26 dans la turbine 8. Pour une coopération optimale entre le secteur 16 et le secteur d'étanchéité 26, il est souhaitable de limiter au maximum le rayon de courbure aux jonctions entre les faces 42a et 38b d'une part, et entre les faces 42a et 40b d'autre part.

De même, il est souhaitable de limiter au maximum le rayon de courbure entre les faces 42b et 38b, et entre les faces 42b et 40b. Le rayon de courbure souhaité ici est idéalement inférieur à 0,35mm, pour maximiser entre autres la surface de contact en cisaillement entre le secteur 16 de distributeur 12 et le secteur d'étanchéité 26. Or, les outils classiques de type fraise ou meule ne permettent pas d'atteindre une telle finesse d'usinage.

SP 53700 CD 3 A partir d'un brut de fonderie, on usine alors certaines surfaces du rebord 30 par rectification (c'est-à-dire à l'aide d'une meule) et d'autres par électroérosion (en anglais : EDM ou Electrical Discharge Machining). Plus précisément, les surfaces 40a et 38c sont traitées par rectification, et les surfaces internes de l'évidement 32 ainsi que les surfaces 38b, 40b, 40c, 42a et 42b sont usinées par EDM. Néanmoins, si l'usinage par EDM permet d'atteindre la précision voulue, ce procédé engendre une usure importante des extrémités d'électrodes qu'il est nécessaire de remettre en forme très souvent pour maintenir la qualité d'usinage de cette zone, en particulier des arêtes internes.

La solution actuelle présente également l'inconvénient de nécessiter un volume de matière important dans lequel l'épaulement est usiné. Le procédé actuel présente donc des contraintes techniques importantes et un coût élevé. L'invention vise à proposer une alternative simple à mettre en oeuvre, efficace et peu coûteuse à un épaulement anti-rotation tel que décrit ci- dessus. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention porte ainsi sur un secteur de distributeur d'une turbomachine d'aéronef, comportant un organe d'accrochage annulaire présentant une saillie s'étendant radialement vers l'extérieur du secteur, un évidement étant ménagé à travers au moins une partie d'une extrémité distale de la saillie, l'évidement étant configuré pour recevoir un organe d'épaulement formant butée pour une surface d'un secteur adjacent. En prévoyant un évidement destiné à accueillir une pièce rapportée formant épaulement sur un tel secteur, on peut simplifier l'usinage à un unique procédé de type rectification ou fraisage, on réduit ainsi le coût et la durée de fabrication de la pièce. On peut également améliorer le rayon de courbure entre la surface de contact de l'épaulement et les surfaces qui lui sont transversales. On s'affranchit en outre du coût et du temps de réajustement des électrodes imposés par l'EDM sans perte de performance.

SP 53700 CD 4 Avantageusement, la saillie présente une portion radiale et une portion axiale s'étendant depuis une extrémité distale de la portion radiale, l'évidement étant ménagé à travers au moins une partie de la portion axiale. Dans un mode d'utilisation particulier de l'invention, ledit secteur adjacent est un secteur d'étanchéité. Selon une caractéristique particulière de l'invention, le secteur comporte un organe d'épaulement, l'organe d'épaulement étant monté et maintenu dans l'évidement par soudure, sertissage ou brasage. L'organe d'épaulement que comporte le secteur travaille en cisaillement. Ainsi, un procédé économique de type soudure, sertissage ou brasage est suffisant pour assurer les performances de fonctionnement. L'invention porte également sur un organe d'épaulement pour secteur de distributeur d'une turbomachine d'aéronef tel que décrit ci-dessus, l'organe d'épaulement ayant une surface de contact d'orientation prédéterminée, configurée pour former butée anti-rotation pour une surface correspondante d'un secteur adjacent et selon une direction transversale à une direction longitudinale de la turbomachine. Un tel organe d'épaulement est économique à produire. Les arêtes internes d'un assemblage entre un tel organe d'épaulement et le secteur receveur peuvent être avantageusement obtenues par meulage ou fraisage avec un rayon de courbure proche de zéro donc bien meilleur que par le procédé d'EDM actuellement utilisé, ce qui permet d'augmenter les surfaces de contact fonctionnelles entre l'épaulement et les surfaces transversales appartenant au secteur de distributeur. Selon une caractéristique avantageuse, l'organe d'épaulement comporte une première partie de largeur sensiblement identique à l'évidement et une deuxième partie de largeur supérieure à la première partie. Ainsi, l'organe d'épaulement peut être utilisé comme alternative à la fois économique et simple à fabriquer à l'épaulement décrit en préambule qui est usiné d'un bloc avec le secteur de distributeur, avec la partie de largeur moindre qui est montée dans l'évidement et la partie la plus large qui sert d'épaulement.

SP 53700 CD Avantageusement, ladite surface de contact est ménagée sur la deuxième partie de l'organe d'épaulement. L'invention porte également sur un procédé de fabrication d'un secteur de distributeur d'une turbomachine d'aéronef comportant les étapes suivantes : 5 - une étape d'usinage par rectification, meulage ou fraisage d'une surface d'une saillie dudit secteur, ladite surface de saillie étant configurée pour former une arête interne avec une surface de contact d'un organe d'épaulement, - fabrication dudit organe d'épaulement, - assemblage dudit organe d'épaulement avec le secteur.

L'organe d'épaulement est fabriqué indépendamment du secteur. L'étape d'usinage de la surface de saillie et l'étape de fabrication dudit organe d'épaulement sont réalisables sans ordre particulier. Avantageusement, le procédé de fabrication décrit ci-dessus, comporte une étape d'usinage d'un évidement par rectification, au moins une partie de l'évidement étant configurée pour recevoir un organe d'épaulement formant butée pour une surface d'un secteur adjacent. L'invention porte enfin sur une turbomachine d'aéronef comportant un secteur de distributeur tel que décrit précédemment. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1A est une vue en coupe d'une partie d'une turbine basse pression montrant des moyens d'accrochage portés par une extrémité d'un secteur de distributeur de l'art antérieur, et coopérant avec une saillie d'un secteur d'étanchéité adjacent ; - la figure 1B est une vue en perspective de la partie de turbine de la figure 1A ; SP 53700 CD 6 - les figures 2 et 3 sont des vues en perspective sous deux angles différents d'une variante de moyens d'accrochage aval que comporte un secteur de distributeur basse pression de l'art antérieur ; - la figure 4 est une vue en perspective d'une première partie d'un moyen d'accrochage amélioré de secteur de distributeur basse pression ; - la figure 5A est une vue en perspective d'une cale d'un moyen d'accrochage amélioré, qui est rapportée et complémentaire de la première partie représentée en figure 4; - la figure 5B est une vue en coupe verticale d'une partie médiane de la cale de la figure SA; et, - les figures 6 et 7 sont des vues en perspective sous deux angles différents des parties du moyen d'accrochage des figures 4 et 5 à l'état assemblé. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS La figure 4 illustre un secteur 56 de distributeur 52 qui présente une pluralité d'aubes 60. Le secteur 56 présente des moyens d'accrochage amont 64. Ces moyens 64 présentent deux rebords 68 et 70. Le rebord 68 s'étend en biais, vers l'extérieur de la turbine et vers l'aval (c'est-à-dire vers le haut et le côté droit de la figure 4).

Le rebord 70 comporte une portion radiale 70a et une portion axiale 70b. La portion radiale 70a comporte deux surfaces radiales amont et aval, respectivement 78a (figure 7) et 78b (figure 4). La portion 70b s'étend en corniche depuis l'extrémité distale de la portion 70a, transversalement et vers l'aval jusqu'à une surface d'extrémité 78c. La portion 70b comporte deux surfaces annulaires externe et interne, respectivement 80a et 80b. L'épaisseur radiale de la portion 70b entre les surfaces 80a et 80b est ici constante sur l'étendue angulaire du secteur 56.

SP 53700 CD 7 Un évidement 72 est ménagé à travers la portion axiale 70b (figure 4). L'évidement 72 s'étend axialement depuis la surface 78a jusqu'à la surface d'extrémité 78c, c'est-à-dire qu'il traverse la portion axiale 70b longitudinalement de part en part. L'évidement 72 s'étend en outre radialement depuis la surface 80a jusqu'à une surface de fond 86a, ici plane, sur une hauteur supérieure à l'épaisseur radiale de la portion 70b. L'évidement 72 présente aussi deux surfaces latérales opposées 88a et 88b qui sont ici parallèles. Un organe d'épaulement, ici la cale 74, est prévu pour être monté sur le rebord 70 (figure 6) formant ainsi un épaulement anti-rotation.

La cale 74 est faite ici d'un seul bloc ayant une partie haute 74a et une partie basse 74b (respectivement en haut et en bas en figure 5A). La partie haute 74a est de largeur inférieure à la partie basse 74b. La partie haute 74a est prévue pour être montée dans l'évidement 72. La partie haute 74a est ici d'une hauteur égale à l'épaisseur de la portion axiale 70b. Ainsi, lorsque la cale 74 est montée sur le rebord 70, une surface supérieure 80c de la partie haute 74a coïncide avec la surface externe 80a, tandis qu'une surface supérieure 80d de la partie basse 74b est à plat contre la surface interne 80b. De plus, une surface plane 78d en forme de T, commune aux parties haute et basse 74a et 74b, coïncide avec la surface d'extrémité 78c de la portion axiale 70b, tandis qu'une surface 78e de la partie basse 74b est à plat contre la surface 78b de la portion radiale 70a (figure 6). La partie basse 74b de la cale 74 s'étend latéralement entre deux surfaces d'extrémité 82a et 82b (figure 5A). La surface 82a est destinée à venir en contact avec une surface correspondante de la saillie anti-rotation 27 du secteur d'étanchéité 26 représenté aux figures 1A et 18. La surface 82a peut être par exemple, mais pas exclusivement, d'orientation radiale ou à un léger angle par rapport à une orientation radiale. Alternativement, il est possible de remplacer la surface 82a par une autre structure (non représentée), comme des moyens d'accrochage, une surface avec un pion ou d'autres moyens permettant un contact fiable entre le secteur 56 et le secteur d'étanchéité 26.

SP 53700 CD 8 La cale 74 présente elle-même un évidement 84 ménagé dans la partie basse 74b (figures 5B et 7). Cet évidement 84 est délimité par une surface de fond incurvée 86b, laquelle est bordée par deux surfaces latérales 88c et 88d. Les surfaces 88c et 88d sont arrangées pour venir dans le plan des surfaces 88a et 88b respectivement.

Une surface plane 86c s'étend ici à partir de la surface de fond 86b, tangentiellement à celle-ci et en biais jusqu'à la surface supérieure 80c. La surface 86b est ici prévue pour coïncider tangentiellement avec la surface de fond 86a de l'évidement 72. L'évidement 84 et la partie de l'évidement 72 non obturée par la cale 74 forment conjointement un creux de dimensions similaires à l'évidement 32 représenté en figure 2.

La liaison entre le secteur 56 et la cale 74 n'a pas à être aussi solide que dans le cas de l'épaulement 34 formé de corps avec le secteur 16. En effet, la cale 74 travaille en cisaillement (et non en traction). Ainsi, la cale 74 peut-elle être fixée de manière étanche au secteur 56 par une liaison de type sertissage, brasage, soudure ou par une autre méthode tout en garantissant la tenue mécanique souhaitée et les fonctions du secteur 16 décrit en préambule. Avantageusement et contrairement aux surfaces de l'évidement 32 qui sont usinées par EDM, les surfaces de l'évidement 72, de même que la surface aval 78b du rebord 70 et la surface interne 80b de la portion axiale 70b, peuvent être usinées avant mise en place de la cale 74, par un moyen économique tel que par rectification.

Il est également possible de former les surfaces externes de la cale 74 par rectification, notamment la surface 82a. La fabrication du secteur 56 peut ainsi comporter les étapes suivantes : - usinage par rectification, meulage ou fraisage des surfaces 78b et 80b du rebord 70, - usinage de l'évidement 72 par rectification, meulage ou fraisage, - fabrication de la cale 74 indépendamment du secteur 56, et - assemblage de la cale 74 avec le secteur 56. Par cette méthode, on obtient à la jonction entre la surface 82a et les deux surfaces transversales 78b et 80b un meilleur rayon de courbure que dans la méthode décrite en préambule. En d'autres termes, on usine séparément la surface 82a SP 53700 CD 9 avec une bonne planéité. La surface 82a se trouve en bout de pièce, c'est-à-dire reliée aux surfaces adjacentes de la cale 74 par des arêtes externes, plus simples à usiner que des arêtes internes. En montant une cale telle que 74 sur un tel secteur 56 de distributeur basse pression, il est ainsi possible de simplifier l'usinage, d'en réduire les coûts, d'améliorer le rayon de courbure entre la surface de contact 82a et les surfaces transversales, et de s'affranchir du coût et du temps de réajustement des électrodes imposés par l'EDM sans perte de performance. Il va de soi que, sans sortir du cadre de l'invention, on pourra apporter des modifications à la forme d'exécution donnée en exemple.15

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Secteur de distributeur d'une turbomachine d'aéronef, comportant un organe d'accrochage (64) ayant une saillie (70, 70a, 70b) s'étendant radialement vers l'extérieur du secteur, un évidement (72) étant ménagé à travers au moins une partie d'une extrémité distale de la saillie (70), l'évidement (72) étant configuré pour recevoir un organe d'épaulement (74) formant butée pour une surface d'un secteur adjacent (26).
2. 2. Secteur de distributeur selon la revendication 1, la saillie (70) présentant une portion radiale (70a) et une portion axiale (70b) s'étendant depuis une extrémité distale de la portion radiale (70a), l'évidement (72) étant ménagé à travers au moins une partie de la portion axiale (70b).
3. 3. Secteur de distributeur selon l'une des revendications 1 ou 2, ledit secteur adjacent (26) étant un secteur d'étanchéité.
4. 4. Secteur de distributeur selon l'une des revendications précédentes, comportant un organe d'épaulement (74), l'organe d'épaulement (74) étant monté et maintenu dans l'évidement par soudure, sertissage ou brasage.
5. 5. Organe d'épaulement pour secteur de distributeur d'une turbomachine d'aéronef selon l'une des revendications 1 à 4, l'organe d'épaulement (74) ayant une surface de contact (82a) d'orientation prédéterminée, configurée pour former butée anti-rotation pour une surface correspondante d'un secteur adjacent (26) et selon une direction transversale à une direction longitudinale (A) de la turbomachine.
6. 6. Organe d'épaulement selon la revendication précédente, comportant une première partie (74a) de largeur sensiblement identique à l'évidement et une deuxième partie (74b) de largeur supérieure à la première partie (74a).30SP 53700 CD 11
7. 7. Organe d'épaulement selon la revendication précédente, ladite surface de contact (82a) étant ménagée sur la deuxième partie.
8. 8. Procédé de fabrication d'un secteur de distributeur d'une turbomachine d'aéronef comportant les étapes suivantes : usinage par rectification, meulage ou fraisage d'une surface (78b, 80b) d'une saillie (70) dudit secteur, ladite surface (78b, 80b) de la saillie (70) étant configurée pour former une arête interne avec une surface de contact (82a) d'un organe d'épaulement (74), fabrication dudit organe d'épaulement (74), assemblage dudit organe d'épaulement (74) avec le secteur.
9. 9. Procédé de fabrication selon la revendication précédente, comportant une étape d'usinage d'un évidement (72) par rectification, meulage ou fraisage, au moins une partie de l'évidement (72) étant configurée pour recevoir ledit organe d'épaulement (74), ledit organe d'épaulement (74) étant prévu pour former butée pour une surface d'un secteur adjacent.
10. 10. Turbomachine d'aéronef comportant un secteur de distributeur selon l'une des revendications 1 à 4.