FR3015554A1 - Secteur d'anneau de turbine pour turbomachine d'aeronef, presentant des orifices de prehension ameliores - Google Patents

Secteur d'anneau de turbine pour turbomachine d'aeronef, presentant des orifices de prehension ameliores Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un secteur d'anneau (18a) de turbine pour turbomachine d'aéronef, comprenant un organe abradable (22) ainsi qu'un élément de support (20) de l'élément abradable, l'élément de support comportant un corps central (25) ainsi que deux parties d'extrémité axiale (32, 33) agencées de part et d'autre du corps central, les deux parties d'extrémité axiale formant chacune des moyens de retenue du secteur d'anneau à un carter de turbine, le secteur d'anneau comprenant un ou plusieurs orifices de préhension (40) débouchant sur une surface radialement externe (42) du corps central (25) de l'élément de support (20).

Description

SECTEUR D'ANNEAU DE TURBINE POUR TURBOMACHINE D'AERONEF, PRESENTANT DES ORIFICES DE PREHENSION AMELIORES DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention se rapporte au domaine des secteurs d'anneau de turbine pour turbomachine d'aéronef. Elle se rapporte plus précisément aux orifices de préhension pratiqués sur ces secteurs d'anneau, dédiés à leur maintien lors des opérations d'usinage par électroérosion. L'invention s'applique à tout type de turbomachine, en particulier aux turboréacteurs et aux turbopropulseurs. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Sur les turbomachines existantes, les anneaux de turbine comprennent une série de secteurs agencés bout-à-bout, chacun comportant un organe abradable ainsi qu'un élément de support de l'élément abradable. Une fois ces deux pièces assemblées, le secteur d'anneau subit généralement plusieurs opérations d'usinage par électroérosion. Pour ce faire, le secteur est maintenu en position dans un bain diélectrique. La qualité des usinages réalisés dépend en particulier du bon maintien du secteur durant ces opérations. Classiquement, pour réaliser ce maintien, il est pratiqué des orifices de préhension sur l'élément abradable. Néanmoins, pour assurer un maintien correct garant d'une bonne qualité des usinages, ces orifices doivent être conséquents, ce qui peut nuire ultérieurement aux performances d'étanchéité de l'élément abradable. Aussi, pour ne pas dégrader la capacité d'étanchéité de l'élément abradable, il est fréquemment réalisé des orifices de préhension de petite taille, en nombre restreint. Cependant, cela peut entraîner des problèmes de maintien durant les opérations d'usinage, qui peuvent conduire à des retouches et/ou à des rebus, pénalisant la productivité.
Par ailleurs, avec ce type d'orifices de préhension, les opérations d'usinage par électroérosion sont nécessairement effectuées les unes après les autres, car aucune prise sur l'élément abradable ne permet la réalisation de toutes ces opérations en une seule fois. Cela nécessite des montages et démontages successifs, qui pénalisent également la productivité, et qui multiplient les risques de mauvaise mise en position du secteur d'anneau. Il existe donc un besoin d'optimisation de la conception des secteurs d'anneau de turbine, visant en particulier à apporter une solution à cet antagonisme entre le bon maintien d'un secteur d'anneau durant les opérations d'usinage par électroérosion, et ses performances d'étanchéité en fonctionnement. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention vise à résoudre au moins partiellement les problèmes rencontrés dans les solutions de l'art antérieur, décrites ci-dessus. Pour ce faire, l'invention a pour objet un secteur d'anneau de turbine pour turbomachine d'aéronef, comprenant un organe abradable ainsi qu'un élément de support de l'élément abradable, ledit élément de support comportant un corps central ainsi que deux parties d'extrémité axiale agencées de part et d'autre du corps central, les deux parties d'extrémité axiale formant chacune des moyens de retenue du secteur d'anneau à un carter de turbine, ledit secteur d'anneau comprenant des moyens de préhension pour la réalisation d'usinage par électroérosion. Selon l'invention, lesdits moyens de préhension comprennent un ou plusieurs d'orifices de préhension débouchant sur une surface radialement externe du corps central de l'élément de support. L'invention rompt ainsi avec la technologie existante selon laquelle les orifices de préhension étaient pratiqués sur l'élément abradable. En les plaçant à présent de la manière exposée ci-dessus, ces orifices peuvent présenter toutes les caractéristiques requises, notamment en termes de nombres et de dimensions, pour permettre un bon maintien du secteur d'anneau durant ses opérations d'usinage, sans que ses fonctionnalités soient altérées. En particulier, l'élément abradable n'étant pas concerné par ces orifices de préhension, les performances d'étanchéité ne sont pas diminuées. L'invention prévoit par ailleurs la mise en oeuvre d'une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes.
Chaque orifice de préhension débouche dans un évidement défini par ladite surface radialement externe du corps central de l'élément de support. La surface radialement externe délimite au moins un bossage au sein de l'évidement, et au moins l'un des orifices de préhension débouche au niveau du bossage. Les orifices de préhension sont en forme de fentes.
Les orifices de préhension sont au nombre de trois, de préférence alignés selon une direction circonférentielle du secteur d'anneau. Néanmoins, le nombre d'orifices peut être différent de trois, sans sortir du cadre de l'invention. Chaque orifice de préhension présente une longueur comprise entre 8 et 11 mm.
L'élément de support de l'élément abradable présente, à ses extrémités selon une direction circonférentielle du secteur d'anneau, des chants rainurés pour le logement de languettes d'étanchéité. L'invention a également pour objet un anneau de turbine pour turbomachine d'aéronef, comprenant plusieurs secteurs d'anneau comme celui décrit ci- dessus, agencés bout-à-bout. L'invention a aussi pour objet une turbomachine d'aéronef comprenant une turbine équipée d'au moins un tel anneau. L'invention a enfin pour objet un procédé de fabrication d'un tel secteur d'anneau, comprenant les étapes suivantes : - assemblage de l'élément abradable sur son élément de support, de manière à former le secteur d'anneau prêt à être usiné ; - préhension du secteur d'anneau à l'aide d'un dispositif de préhension, via ledit / lesdits orifices de préhension pratiqués sur l'élément de support ; et - réalisation d'une pluralité d'opérations d'usinage par électroérosion, au cours desquelles le secteur d'anneau est maintenu sur ledit dispositif de préhension.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description détaillée non limitative ci-dessous. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS Cette description sera faite au regard des dessins annexés parmi lesquels ; - la figure 1 représente une vue schématique en coupe longitudinale d'une turbomachine, selon un mode de réalisation préféré de l'invention ; - la figure 2 représente une vue en coupe longitudinale d'une partie de la turbine basse pression de la turbomachine montrée sur la figure précédente ; - la figure 3 représente une vue en perspective de l'un des secteurs d'anneau de la turbine basse pression montrée sur la figure précédente ; - la figure 4 est une vue de côté du secteur d'anneau montré sur la figure précédente ; - les figures 5 et 6 sont des vues en coupe du secteur d'anneau prises selon les plans radiaux P1 et P2 de la figure 3, respectivement ; - la figure 7 est une vue en coupe d'une partie du secteur d'anneau, prise le long de la ligne VII-VII de la figure 6 ; - la figure 8 représente une vue en perspective du secteur d'anneau montré sur les figures précédentes, porté par un dispositif de préhension ; et - la figure 9 représente une vue schématique de la machine permettant la réalisation des usinages par électroérosion, sur le secteur d'anneau montré sur les figures précédentes. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS En référence tout d'abord à la figure 1, il est représenté une turbomachine 1 d'aéronef, selon un mode de réalisation préféré de l'invention. Il s'agit ici d'un turboréacteur à double flux et à double corps. Néanmoins, il pourrait s'agir d'une turbomachine d'un autre type, par exemple un turbopropulseur, sans sortir du cadre de l'invention.
Globalement, la turbomachine 1 présente un axe longitudinal 3 autour duquel s'étendent ses différents composants. Elle comprend, d'amont en aval selon une direction principale d'écoulement des gaz à travers cette turbomachine, une soufflante 2, un compresseur basse pression 4, un compresseur haute pression 6, une chambre de combustion 8, une turbine haute pression 10 et une turbine basse pression 12. Une partie de la turbine basse pression 12 est reproduite de façon plus détaillée sur la figure 2. Néanmoins, l'invention est également applicable à la turbine haute pression 10, sans sortir du cadre de l'invention. La turbine 12 comporte plusieurs étages comprenant chacun un distributeur 12, 13 formé d'une rangée annulaire d'aubes fixes portées par un carter 14 de la turbine, et une roue à aubes 16 montée en amont du distributeur 13 et tournant dans un anneau 18 accroché au carter 14. L'anneau 18 est sectorisé et formé de plusieurs secteurs 18a qui sont agencés circonférentiellement bout-à-bout, chacun monté sur le carter 14 de la turbine.
Chaque secteur d'anneau 18a comprend un élément de support 20 et un élément abradable 22 en forme de bloc fixé de préférence par brasage et/ou soudage sur la surface radialement interne de l'élément 20. L'élément de support 20 est de préférence métallique, tandis que l'élément abradable 22 est du type en nid-d'abeilles. Ce dernier est destiné à s'user par frottement sur des léchettes annulaires externes 24 des aubes de la roue 16, pour minimiser les jeux radiaux entre la roue et les secteurs d'anneau 18a. L'élément de support 20 comporte un corps central 25 de part et d'autre duquel se trouvent une partie d'extrémité axiale amont 32, et une partie d'extrémité axial aval 33. Ces éléments 25, 32, 33 sont chacun annulaire. Ils sont fixés bout-à-bout, par exemple par brasure / soudure, ou bien alternativement réalisés d'un seul tenant. Les parties d'extrémité 32, 33 forment chacune des moyens de retenue du secteur 18a au carter 14. Toujours en référence à la figure 2, la partie d'extrémité amont 32 présente une section en forme de C, dont l'ouverture débouche vers l'amont. Elle est engagée axialement depuis l'aval d'une part sur un rebord cylindrique 34 orienté vers l'aval du distributeur 12, et d'autre part sur un rail cylindrique 36 du carter 14 sur lequel est accroché ce distributeur. Egalement, la partie d'extrémité aval 33 présente une section en forme générale de U ouvert radialement vers l'extérieur, dans lequel un crochet de maintien 30 est engagé, ce crochet faisant partie intégrante du carter 14. De façon conventionnelle, l'étanchéité entre les secteurs d'anneau 18a est réalisée par des languettes 35 insérées à leurs extrémités circonférentielles dans des rainures appropriées prévues sur les chants circonférentiels 60 des secteurs 18a, dont l'un d'entre eux va à présent être détaillé en référence aux figures 3 à 7.
L'une des particularités de l'invention réside dans la présence d'orifices de préhension 40 débouchant sur une surface radialement externe 42 du corps principal 25 de l'élément de support. Plus précisément, ce corps 25 présente un évidement de matière 44 dans sa partie radialement externe, cet évidement 44 étant en effet défini par la surface 42. A titre indicatif, l'évidement 44 s'étend sur une très grande portion de la partie radialement externe du corps 25, seul un rebord 48 sensiblement rectangulaire étant conservé à la périphérie de l'évidement 44. Ce dernier permet un gain de masse et facilite la coopération des orifices de préhension avec l'outillage pour la réalisation des opérations d'usinage par électroérosion. L'évidement 44 est donc délimité par le fond 46, ainsi que par deux 20 parois 50 décalées axialement l'une de l'autre, et deux parois 52 décalées circonférentiellement l'une de l'autre. Les parois 50, 52 s'étendent sensiblement selon la direction radiale vers l'extérieur, à partir du fond 46. Sur la paroi aval 50 faisant partie intégrante de la surface 42, il est prévu trois bossages 56 faisant saillie au sein de l'évidement 44. Ces bossages 56 sont des 25 excroissances qui s'étendent axialement vers l'amont à partir de la paroi aval 50. Dans chacun de ces bossages 56, il est réalisé l'un des orifices de préhension 40, qui débouche donc dans l'évidement 40. Plus précisément, chaque orifice 40 présente une ouverture orientée vers l'amont, en forme générale de fente s'étendant selon la direction circonférentielle, direction selon laquelle sont sensiblement alignées les 30 trois fentes 40.
A titre d'exemple indicatif, chaque fente 40 présente une longueur « L» d'environ 9 mm. Il s'agit de la longueur maximale de la fente, qui est ici orientée selon la direction circonférentielle. Par ailleurs, chaque fente 40 présente une largeur maximale « I » d'environ 2,5 mm, cette largeur étant évolutive en raison de sa forme arrondie, comme visible sur la figure 7. La direction de la largeur des fentes est la direction radiale. Enfin, comme cela a été schématisé sur la figure 6, la profondeur maximale « p » de chaque fente 40 est telle qu'elle n'excède pas 2 mm, de sorte que l'orifice 40 reste confiné dans le corps 25. Ici, la direction de la profondeur correspond à la direction axiale. Sur la figure 4, il est représenté l'un des deux chants circonférentiels 60 du secteur d'anneau 18a, sur lequel il est réalisé une ou plusieurs rainures 62 pour l'introduction des languettes d'étanchéité inter-secteur 35. Ces rainures 62 sont réalisées par usinage par électroérosion, cette technique étant également dénommée usinage EDM (de l'anglais « Electrical Discharge Machining »). A cet égard, il est noté que lors de la fabrication d'un secteur 18a, il est tout d'abord procédé à l'assemblage de l'élément abradable 22 sur son élément de support 20, de préférence par brasage et/ou soudage, afin d'obtenir le secteur d'anneau prêt à être usiné. C'est donc sur l'ensemble obtenu que sont réalisées les rainures 62, ainsi que d'autres opérations d'usinage EDM comme la reprise de l'état de surface de l'élément abradable 22, la correction de la longueur circonférentielle du secteur, ou encore la création d'encoches 66 sur la branche aval de la partie d'extrémité 33, ces encoches étant visibles sur la figure 3. Pour ce faire, en référence aux figures 8 et 9, le secteur 18a prêt à être usiné est agrippé par le dispositif de préhension 70, puis plongé dans le bain diélectrique 72 de la machine 80 permettant les opérations d'usinage EDM. Dans le fond du bain, il est prévu un bloc d'électrodes 74 représenté uniquement schématiquement sur la figure 9, ce bloc d'électrodes 74 regroupant l'ensemble des électrodes requises pour la réalisation de la totalité des usinages. Ces usinages sont en effet réalisés en une seule fois, c'est-à-dire en conservant le secteur d'anneau 18a agrippé au dispositif de préhension 70. Pour ce faire, le dispositif 70 comporte en particulier des crochets 78 montés vissés sur un corps d'outillage 79, chaque crochet 78 pénétrant dans l'évidement 44 et présentant une extrémité insérée dans un orifice de préhension correspondant 40. Les crochets 78 permettent ainsi de plaquer le secteur 18a contre le corps d'outillage 79. Il est noté que d'autres éléments du dispositif de préhension 70 contribuent à assurer ce plaquage, comme un crochet 82 rapporté vissé sur le corps d'outillage 79 et coopérant avec la partie d'extrémité axiale amont 32 du secteur 18a. Comme évoqué précédemment, la conception retenue permet de maintenir le secteur d'anneau 18a sur le dispositif de préhension 70 tout au long des opérations d'usinage souhaitées, telles que celles décrites ci-dessus. En d'autres termes, le secteur 18a n'est ni sorti du bain diélectrique 72, ni démonté du dispositif de préhension 70 entre les différentes étapes d'usinage EDM. Il en résulte un gain de productivité, encore amélioré par la possibilité de monter en temps masqué les secteurs sur leurs dispositifs de préhension associés, avant la plongée dans le bain diélectrique de la machine. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier à l'invention qui vient d'être décrite sans sortir du cadre de l'exposé de l'invention.20

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS1. Secteur d'anneau (18a) de turbine pour turbomachine (1) d'aéronef, comprenant un organe abradable (22) ainsi qu'un élément de support (20) de l'élément abradable, ledit élément de support comportant un corps central (25) ainsi que deux parties d'extrémité axiale (32, 33) agencées de part et d'autre du corps central, les deux parties d'extrémité axiale formant chacune des moyens de retenue du secteur d'anneau à un carter de turbine (14), ledit secteur d'anneau comprenant des moyens de préhension pour la réalisation d'usinage par électroérosion ; caractérisé en ce que lesdits moyens de préhension comprennent un ou plusieurs orifices de préhension (40) débouchant sur une surface radialement externe (42) du corps central (25) de l'élément de support (20).
  2. 2. Secteur d'anneau selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque orifice de préhension (40) débouche dans un évidement (44) défini par ladite surface radialement externe (42) du corps central de l'élément de support.
  3. 3. Secteur d'anneau selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite surface radialement externe (42) délimite au moins un bossage (56) au sein de l'évidement (44), et en ce qu'au moins l'un des orifices de préhension (40) débouche au niveau du bossage.
  4. 4. Secteur d'anneau selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les orifices de préhension (40) sont en forme de fentes.
  5. 5. Secteur d'anneau selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les orifices de préhension (40) sont au nombre de trois, de préférence alignés selon une direction circonférentielle du secteur d'anneau.
  6. 6. Secteur d'anneau selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque orifice de préhension (40) présente une longueur comprise entre 8 et 11 mm.
  7. 7. Secteur d'anneau selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément de support (20) de l'élément abradable présente, à ses extrémités selon une direction circonférentielle du secteur d'anneau, des chants rainurés (60) pour le logement de languettes d'étanchéité (35).
  8. 8. Anneau de turbine (18) pour turbomachine d'aéronef, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs secteurs d'anneau (18a) selon l'une quelconque des revendications précédentes, agencés bout-à-bout.
  9. 9. Turbomachine (1) d'aéronef comprenant une turbine (12) équipée d'au moins un anneau (18) selon la revendication 8.
  10. 10. Procédé de fabrication d'un secteur d'anneau (18a) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - assemblage de l'élément abradable (22) sur son élément de support (20), de manière à former le secteur d'anneau prêt à être usiné ; - préhension du secteur d'anneau (18a) à l'aide d'un dispositif de préhension, via ledit/lesdits orifices de préhension (40) pratiqués sur l'élément de support (20) ; et - réalisation d'une pluralité d'opérations d'usinage par électroérosion, au cours desquelles le secteur d'anneau (18a) est maintenu sur ledit dispositif de préhension. 25
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