FR3003895A1 - Anneau d'etancheite entre un carter fixe et une partie rotative d'une turbine basse pression - Google Patents

Anneau d'etancheite entre un carter fixe et une partie rotative d'une turbine basse pression Download PDF

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Abstract

L'invention porte notamment sur un anneau d'étanchéité (2) entre un carter fixe (3) et une partie rotative (R) d'une turbine basse pression L'anneau d'étanchéité (2) comporte sur sa surface périphérique externe (5) : • des premiers moyens de retenue axiale (6) dudit anneau d'étanchéité (2) par rapport audit carter fixe (3), lesdits premiers moyens de retenue axiale (6) étant adaptés pour coopérer avec des deuxièmes moyens de retenue axiale (7) dudit carter fixe (3), et • des premiers moyens de blocage en rotation (9) dudit anneau d'étanchéité (2) par rapport audit carter fixe (3), lesdits premiers moyens de blocage en rotation (9) étant adaptés pour coopérer avec des deuxièmes moyens de blocage en rotation (7) dudit carter fixe (3).

Description

. ANNEAU D'ETANCHEITE ENTRE UN CARTER FIXE ET UNE PARTIE ROTATIVE D'UNE TURBINE BASSE PRESSION DOMAINE TECHNIQUE L'invention propose un anneau d'étanchéité entre un carter fixe et une partie rotative d'une turbine basse pression. L'invention concerne également un carter fixe adapté pour coopérer avec un tel anneau d'étanchéité. L'invention trouve une application particulièrement intéressante dans le domaine technique des turbines basse pression. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEUR De façon à optimiser les performances de la turbine basse pression (limitation des débits passant en sommet de roue mobile) et assurer l'étanchéité thermique entre un carter fixe et une partie rotative d'une turbine basse pression, on utilise habituellement un anneau d'étanchéité formé d'une pluralité de secteurs d'étanchéité coopérant avec le carter fixe. Plus particulièrement, le carter fixe comporte un crochet annulaire situé sur sa surface périphérique externe adapté pour recevoir des crochets que zo comportent les secteurs d'étanchéité. Il convient de noter que pour assurer une coopération optimum entre les différents secteurs, des formes spécifiques doivent être réalisées au niveau de chaque extrémité. Ces formes spécifiques sont réalisées au moyen d'opérations de fabrication couteuses. 25 En outre, des fuites inter-secteurs se produisent et engendrent un impact négatif sur le comportement thermique du carter fixe ainsi que du carter arrière. En effet, l'air chaud passant au niveau des jonctions des secteurs formant l'anneau d'étanchéité engendre une augmentation de la température des carters. La durée de vie de ces derniers est donc diminuée. 30 En outre, les nombreux éléments utilisés non seulement pour assembler les secteurs d'étanchéité entre eux, mais également pour assembler chaque secteur avec le carter fixe engendre une masse importante de l'ensemble formé par l'anneau d'étanchéité et le carter fixe de la turbine basse pression. EXPOSE DE L'INVENTION L'invention a donc pour objectif de remédier aux inconvénients de l'état de la technique. Dans ce contexte, l'invention vise à proposer un anneau d'étanchéité et un carter fixe d'une turbine basse pression permettant d'augmenter l'étanchéité entre ce dernier et une partie mobile d'une turbine basse pression tout en diminuant le coût de fabrication de l'anneau ainsi qu'en diminuant la masse de l'ensemble formé par le carter fixe et l'anneau d'étanchéité. A cette fin, l'invention porte sur un anneau d'étanchéité entre un carter fixe et une partie rotative d'une turbine basse pression, ledit anneau d'étanchéité étant caractérisé en ce qu'il comporte sur sa surface périphérique externe : - des premiers moyens de retenue axiale dudit anneau d'étanchéité par rapport audit carter fixe, lesdits premiers moyens de retenue axiale étant adaptés pour coopérer avec des deuxièmes moyens de retenue axiale dudit carter fixe, et - des premiers moyens de blocage en rotation dudit anneau d'étanchéité par rapport audit carter fixe, lesdits premiers moyens de blocage étant adaptés pour coopérer avec des deuxièmes moyens de blocage en rotation dudit carter fixe. Grâce à l'invention, l'anneau d'étanchéité est maintenu selon une position déterminée optimisée pour assurer une bonne étanchéité entre un carter fixe et une partie rotative d'une turbine basse pression. Le maintien en position est assurée grâce aux moyens de retenue axiale et aux moyens de blocage en rotation. Il convient de noter que l'anneau d'étanchéité est un anneau unitaire et n'est pas formé d'une pluralité de secteurs. En d'autres termes, c'est un anneau monobloc. Ainsi, les fuites inter-secteurs sont supprimées et la durée de vie des carters fixe et arrière est améliorée.
En outre, les opérations d'usinages nécessaires dans l'état de la technique sont supprimées et les éléments utilisés pour assembler les secteurs sont également supprimés. Le coût de fabrication de l'anneau est donc diminué et la masse de l'ensemble formé par l'anneau d'étanchéité et un carter fixe est également diminué. Outre les caractéristiques qui viennent d'être évoquées dans le paragraphe précédent, l'anneau d'étanchéité selon l'invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement réalisables. Dans une réalisation non limitative de l'anneau d'étanchéité selon l'invention, lesdits premiers moyens de retenue axiale sont formés par un crochet de retenue axiale adapté pour coopérer avec les deuxièmes moyens de retenue axiale du carter fixe. Dans une réalisation non limitative de l'anneau d'étanchéité selon l'invention, les premiers moyens de blocage en rotation sont formés par un pion de blocage en rotation dudit anneau d'étanchéité par rapport au carter fixe, ledit pion de blocage en rotation étant adapté pour coopérer avec les zo deuxièmes moyens de blocage en rotation que comporte le carter fixe. Dans une réalisation non limitative de l'anneau d'étanchéité selon l'invention, ledit pion est soudé sur la surface périphérique externe de l'anneau d'étanchéité et ledit crochet est soudé sur ladite surface périphérique externe dudit anneau. 25 L'invention porte également sur un carter fixe adapté pour coopérer avec un anneau d'étanchéité entre ledit carter fixe et une partie rotative d'une turbine basse pression Ledit carter fixe comporte sur sa surface périphérique interne : - des deuxièmes moyens de retenue axiale dudit anneau d'étanchéité par 30 rapport audit carter fixe, lesdits deuxièmes moyens de retenue axiale étant adaptés pour coopérer avec des premier moyens de retenue axiale dudit anneau d'étanchéité, et - des deuxièmes moyens de blocage en rotation dudit anneau d'étanchéité par rapport audit carter fixe, lesdits deuxièmes moyens de blocage étant adaptés pour coopérer avec des premiers moyens de blocage en rotation dudit anneau d'étanchéité.
Dans une réalisation non limitative du carter fixe selon l'invention, les deuxièmes moyens de retenue axiale et les deuxièmes moyens de blocage en rotation sont formés par deux crochets. L'invention concerne en outre un système d'étanchéité comportant un anneau d'étanchéité assurant une étanchéité entre un carter fixe et une partie rotative d'une turbine basse pression. Le système comporte : -des premiers moyens de retenue axiale dudit anneau d'étanchéité par rapport audit carter fixe, lesdits premiers moyens de retenue axiale étant disposés sur la surface périphérique externe dudit anneau d'étanchéité et coopérant avec des deuxièmes moyens de retenue axiale dudit carter fixe disposés sur la surface périphérique interne dudit carter fixe, et -des premiers moyens de blocage en rotation dudit anneau d'étanchéité par rapport audit carter fixe, lesdits premiers moyens de blocage étant disposés sur la surface périphérique externe dudit anneau d'étanchéité et coopérant avec des deuxièmes moyens de blocage en rotation dudit carter fixe disposés sur la surface périphérique interne dudit carter fixe. Dans une réalisation non limitative du système selon l'invention : - les premiers moyens de retenue axiale sont formés par au moins un premier crochet, et - lesdits deuxièmes moyens de retenue axiale sont formés par au moins un deuxième crochet. Dans une réalisation non limitative du système selon l'invention : - les premiers moyens de blocage en rotation sont formés par un pion, et - les deuxièmes moyens de blocage en rotation sont formés par au moins un deuxième crochet et une butée, ledit pion étant disposé entre ledit deuxième crochet et ladite butée. Dans une réalisation non limitative du système selon l'invention, ladite butée est formée par un deuxième crochet.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées, parmi lesquelles : - la figure 1 représente une vue en coupe d'un système d'étanchéité selon l'invention comportant un anneau d'étanchéité assurant une étanchéité entre un carter fixe et une partie rotative d'une turbine basse pression ; - la figure 2 représente, dans une première réalisation non limitative, un anneau d'étanchéité selon l'invention similaire à celui illustré sur la figure 1 ; - la figure 3 représente, dans une deuxième réalisation non limitative, un anneau d'étanchéité conforme à l'invention.
Dans toutes les figures, les éléments communs portent les mêmes numéros de référence. DESCRIPTION DETAILLEE D'AU MOINS UN MODE DE REALISATION NON LIMITATIF DE L'INVENTION La figure 1 illustre une vue en coupe d'un système d'étanchéité 1 comportant un anneau d'étanchéité 2 assurant une étanchéité entre un carter fixe 3 et une partie rotative R formée par une pluralité d'aubes d'une turbine basse pression (non illustrée). Le carter arrière 4 (également connu sous l'acronyme carter TRF pour «Turbine Rear Frame » en anglais) est assemblé au carter fixe 3 via un système vis écrou V/E partiellement visible sur le haut de la figure 1. Plus particulièrement, l'anneau d'étanchéité 2 conforme à l'invention assure une étanchéité thermique entre le carter fixe 3 et la partie rotative Rde la turbine basse pression. Il convient de noter que l'anneau d'étanchéité 2 est un anneau unitaire de 360 degrés (i.e. un anneau monobloc non sectorisé). Cet anneau peut être réalisé avec un matériau de type Hastelloy0 X.
En outre, l'anneau d'étanchéité 2 sert de support à l'abradable A (situé au niveau de la surface interne de l'anneau d'étanchéité 2, en matériau type nid d'abeille par exemple) et sert à reconstituer la portion de veine d'écoulement des flux. Le jeu J entre l'abradable A et la surface périphérique externe de la partie rotative R est réduit au minimum. Dans cette réalisation, l'anneau d'étanchéité 2 comporte sur sa surface périphérique externe 5 des premiers moyens de retenue axiale 6 de l'anneau d'étanchéité 2 par rapport au carter fixe 3, les premiers moyens de retenue axiale 6 étant adaptés pour coopérer avec des deuxièmes moyens de retenue axiale 7 du carter fixe 3. Les deuxièmes moyens de retenue axiale 7 sont positionnés au niveau de la surface périphérique interne 8 du carter fixe 3. Dans cette réalisation, les premiers moyens de retenue axiale 6 sont formés par un premier crochet et les deuxièmes moyens de retenue axiale 7 sont formés par un premier deuxième crochet. Le premier crochet 6 coopère avec le deuxième crochet 7 de façon à bloquer la translation de l'anneau d'étanchéité 2. A cette fin, les crochets 6 et 7 présentent une forme complémentaire.
Ainsi, l'anneau d'étanchéité 2 est bloqué axialement en translation. Plus particulièrement, l'anneau d'étanchéité 6 est bloqué axialement dans un premier sens par le crochet 7 du carter fixe 3, et dans un deuxième sens par le carter arrière 4 de la turbine basse pression. En outre, comme illustré sur la figure 2, l'anneau d'étanchéité 2 comporte des premiers moyens de blocage en rotation 9 de l'anneau d'étanchéité 2 par rapport au carter fixe 3, les premiers moyens de blocage en rotation 9 étant adaptés pour coopérer avec des deuxièmes moyens de blocage en rotation que comporte le carter fixe 3. Dans cette réalisation, les premiers moyens de blocage en rotation 9 sont formés par un pion de blocage. Ce pion de blocage 9 (indifféremment dénommé pion anti-rotation) peut, par exemple, présenter une géométrie de type parallélépipède présentant une section de l'ordre de 4*4 mm et une largeur de l'ordre de 10 mm. Le matériau du pion de blocage 9 est par exemple de l'Hastelloy0 X ou encore du Mar-M. Dans une réalisation particulièrement intéressante non limitative, le pion 9 est soudé (ou brasé) sur la surface périphérique externe 5 de l'anneau d'étanchéité 2 et le premier crochet 6 est également soudé (ou brasé) sur la surface périphérique externe 5 de l'anneau d'étanchéité 2. En outre, les deuxièmes moyens de blocage en rotation 7 sont formés par le premier deuxième crochet adapté pour retenir axialement l'anneau d'étanchéité 2 et par un deuxième deuxième crochet 7 (non illustré).
Lorsque l'anneau d'étanchéité 2 et le carter fixe sont assemblés, un des deux deuxièmes crochets 7 coopère avec le premier crochet 6, et le pion 9 est enserré par les deux deuxièmes crochets 7 de façon à bloquer en rotation l'anneau d'étanchéité 2 par rapport au carter fixe 2. En effet, si l'anneau d'étanchéité 2 est soumis à un mouvement de rotation dans le sens trigonométrique, alors le pion 9 vient au contact d'un des deuxièmes crochets 7. Si l'anneau d'étanchéité 2 est soumis à un mouvement de rotation dans le sens anti-trigonométrique, alors le pion 9 vient au contact de l'autre des deuxièmes crochets 7. En d'autres termes, le pion 9 assure une fonction de butée.
Dans une réalisation différente non illustrée, un unique deuxième crochet 7 peut être utilisé pour remplir la fonction de retenue axiale de l'anneau d'étanchéité 2 et le deuxième deuxième crochet 7 peut être remplacé par une simple butée (non illustrée) assurant uniquement le blocage en rotation de l'anneau d'étanchéité 2. Dans ce cas, le pion 9 de l'anneau d'étanchéité 2 est disposé entre le deuxième crochet 7 et la butée du carter fixe 3. Afin de faciliter l'assemblage de l'anneau d'étanchéité 2 avec le carter fixe 3, un jeu est présent entre les premier et deuxième crochets 6 et 7. Ce jeu peut, par exemple, être compris entre 0.45 et 1.35 mm.
Dans une réalisation différente illustrée sur la figure 3, les premiers moyens de retenue axiale 6 sont formés par deux premiers crochets coopérant avec les deuxièmes moyens de retenue axiale du carter fixe 3 formés dans cet exemple par deux deuxièmes crochets 7 (non illustrés) similaires au deuxième crochet 7 représenté sur la figure 1. Ainsi, le pion de blocage 9 est disposé entre les premiers crochets 6, les deux premiers crochets 6 assurant ainsi la fonction de retenue axiale en coopérant avec les deux deuxièmes crochets 7 et la fonction de blocage en rotation de l'anneau d'étanchéité 2. Dans une mise en oeuvre encore différente non illustrée, les premiers moyens de retenue axiale sont formés par six premiers crochets coopérant avec les deuxièmes moyens de retenue axiale du carter fixe formés dans cet exemple par six deuxièmes crochets.
En outre, les premiers moyens de blocage en rotation sont formés par trois pions repartis à 120 degrés les uns des autres, chaque pion étant disposé entre deux premiers crochets. Il est entendu que l'homme du métier peut réaliser différentes variantes de l'invention, notamment en modifiant le nombre et/ou les formes 15 géométriques des moyens de retenue axiale et/ou des moyens de blocage en rotation, sans pour autant sortir du cadre de l'invention.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS1. Anneau d'étanchéité (2) entre un carter fixe (3) et une partie rotative (R) d'une turbine basse pression, ledit anneau d'étanchéité (2) étant caractérisé en ce qu'il comporte sur sa surface périphérique externe (5) : - des premiers moyens de retenue axiale (6) dudit anneau d'étanchéité (2) par rapport audit carter fixe (3), lesdits premiers moyens de retenue axiale (6) étant adaptés pour coopérer avec des deuxièmes moyens de retenue axiale (7) dudit carter fixe (3), et - des premiers moyens de blocage en rotation (9) dudit anneau d'étanchéité (2) par rapport audit carter fixe (3), lesdits premiers moyens de blocage en rotation (9) étant adaptés pour coopérer avec des deuxièmes moyens de blocage en rotation (7) dudit carter fixe (3).
  2. 2. Anneau d'étanchéité (2) selon la revendication 1 précédente caractérisé en ce que lesdits premiers moyens de retenue axiale (6) sont formés par un crochet de retenue axiale adapté pour coopérer avec les deuxièmes moyens de retenue axiale (7) du carter fixe (3).
  3. 3. Anneau d'étanchéité (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les premiers moyens de blocage en rotation (9) sont formés par un pion de blocage en rotation dudit anneau d'étanchéité (2) par rapport au carter fixe (3), ledit pion de blocage en rotation étant adapté pour coopérer avec les deuxièmes moyens de blocage en rotation (7) que comporte le carter fixe (3).
  4. 4. Anneau d'étanchéité (2) selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3 précédentes caractérisé en ce que ledit pion de blocage en rotation est soudé sur la surface périphérique externe (5) de l'anneaud'étanchéité (2) et/ou ledit crochet de retenue axiale (6) est soudé sur ladite surface périphérique externe (5) dudit anneau d'étanchéité (2).
  5. 5. Carter fixe (3) adapté pour coopérer avec un anneau d'étanchéité (2) assurant une étanchéité entre ledit carter fixe (3) et une partie rotative (R) d'une turbine basse pression, ledit carter fixe (3) étant caractérisé en ce qu'il comporte sur sa surface périphérique interne (8) : - des deuxièmes moyens de retenue axiale (7) dudit anneau d'étanchéité (2) par rapport audit carter fixe (3), lesdits deuxièmes moyens de retenue axiale (7) étant adaptés pour coopérer avec des premier moyens de retenue axiale (6) dudit anneau d'étanchéité (2), et - des deuxièmes moyens de blocage en rotation (7) dudit anneau d'étanchéité (2) par rapport audit carter fixe (3), lesdits deuxièmes moyens de blocage en rotation (7) étant adaptés pour coopérer avec des premiers moyens de blocage en rotation (9) dudit anneau d'étanchéité (2).
  6. 6. Carter fixe (3) selon la revendication 5 précédente caractérisé en ce que les deuxièmes moyens de retenue axiale (7) et les deuxièmes moyens de blocage en rotation (7) sont formés par deux crochets.
  7. 7. Système d'étanchéité (1) comportant un anneau d'étanchéité (2) assurant une étanchéité entre un carter fixe (3) et une partie rotative (R) d'une turbine basse pression, ledit système (1) étant caractérisé en ce qu'il comporte : - des premiers moyens de retenue axiale (6) dudit anneau d'étanchéité (2) par rapport audit carter fixe (3), lesdits premiers moyens de retenue axiale (6) étant disposés sur la surface périphérique externe (5) dudit anneau d'étanchéité (2) et coopérant avec des deuxièmes moyens de retenue axiale (7) dudit carter fixe (3) disposés sur la surface périphérique interne (8) dudit carter fixe (3), et- des premiers moyens de blocage en rotation (9) dudit anneau d'étanchéité (2) par rapport audit carter fixe (3), lesdits premiers moyens de blocage en rotation (9) étant disposés sur la surface périphérique externe (5) dudit anneau d'étanchéité (2) et coopérant avec des deuxièmes moyens de blocage en rotation (7) dudit carter fixe (3) disposés sur la surface périphérique interne (8) dudit carter fixe (3).
  8. 8. Système d'étanchéité (1) selon la revendication 7 précédente caractérisé en ce que : - les premiers moyens de retenue axiale (6) sont formés par au moins un premier crochet, et - lesdits deuxièmes moyens de retenue axiale (7) sont formés par au moins un deuxième crochet.
  9. 9. Système d'étanchéité (1) selon l'une quelconque des revendications 7 ou 8 précédentes caractérisé en ce que : - les premiers moyens de blocage en rotation (9) sont formés par un pion, et - les deuxièmes moyens de blocage en rotation (7) sont formés par au moins un deuxième crochet et une butée, ledit pion étant disposé entre ledit deuxième crochet (7) et ladite butée.
  10. 10.Système d'étanchéité (1) selon la revendication 9 précédente caractérisé en ce que ladite butée est formée par un deuxième crochet (7).
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