FR3016391A1 - Dispositif d'etancheite et de protection thermique d'une turbomachine - Google Patents

Abstract

Il s'agit d'un dispositif (66) d'étanchéité de turbomachine disposé entre et contre, en amont, un distributeur de la turbine comportant une série d'aubes fixes fixées à une première partie (22a) d'un carter entourant cette turbine, et, en aval, une enveloppe (34) fixée circonférentiellement à une seconde partie (22b) du carter à l'intérieur duquel une roue est montée rotative. Ce dispositif se présente comme un anneau de protection thermique présentant une partie radialement intérieure qui couvre radialement la première partie de carter jusque vers une extrémité (485) radialement intérieure de celle-ci, et qui est soudé avec ladite première partie de carter en une zone radialement plus extérieure que ladite extrémité (485) radialement intérieure de cette première partie de carter. Un appui sur l'enveloppe (34) est assuré.

Description

Dispositif d'étanchéité et de protection thermique d'une turbomachine La présente invention se rapporte au domaine général des dispositifs assurant une fonction d'étanchéité dans une turbomachine, en particulier un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion. A cette fin, chaque dispositif de ce type est disposé entre et contre : - en amont, un distributeur de la turbine comportant une série d'aubes fixes fixées à une première partie d'un carter entourant cette turbine, - et, en aval, une enveloppe fixée circonférentiellement à une seconde partie du carter à l'intérieur duquel une roue de la turbine est montée rotative, ceci en vue d'interdire de façon étanche une circulation d'air, à cet endroit, entre la première partie de carter et l'enveloppe. Dans une turbomachine d'avion, le prélèvement d'air nécessaire à la 15 pressurisation de la cabine est effectué en fond de chambre de combustion, dans une zone où il perturbe le moins possible le rendement général de la turbomachine. Une solution connue consiste à réaliser, au niveau de la plateforme annulaire externe du diffuseur de la chambre de combustion de la 20 turbomachine, un jambage orienté vers l'aval et s'étendant jusqu'à la limite de disposition des injecteurs de carburant de la chambre de combustion. Le prélèvement d'air est réalisé à travers ce jambage, donc hors de la zone du fond de chambre, ce qui entraîne peu de perturbations. Cependant, une telle disposition impose de réaliser une étanchéité relative entre la veine 25 d'écoulement du flux gazeux et la cavité de prélèvement d'air destiné à la cabine. De façon plus précise, l'étanchéité doit être réalisée entre l'anneau externe du compresseur haute-pression et la plate-forme externe du diffuseur. Cette étanchéité est toutefois difficile à assurer du fait des déplacements relatifs liés à des réponses thermiques et mécaniques 30 différentes entre le compresseur haute-pression et le diffuseur de la chambre de combustion.

La publication FR-A-2875851 apporte une solution dans laquelle le dispositif d'étanchéité comprend un anneau souple dont une extrémité est logée précontrainte dans une gorge annulaire de l'anneau externe du compresseur haute-pression et l'autre extrémité est fixée sur la plate-forme externe du diffuseur. Par ailleurs, dans EP-A-1847687 comme dans la solution de la présente invention présentée ci-après, notamment les aubes du distributeur du premier étage, ou étage amont, sont exposées à des températures importantes (typiquement plus de 800°C pour cet étage) et comprennent des cavités internes d'écoulement d'air de refroidissement prélevé en amont sur le compresseur de la turbomachine et amené par des conduits jusqu'à une enceinte formée dans le carter autour du distributeur amont de la turbine. Des tubes sont montés dans l'enceinte et relient chacun l'enceinte à une cavité interne d'une aube du distributeur amont. L'air de refroidissement sort de cette cavité à l'extrémité radialement interne de l'aube dont le bord de fuite peut aussi comprendre des orifices débouchant dans la cavité pour la sortie de l'air de refroidissement. Les crochets prévus pour fixer les secteurs d'anneau au carter de la turbine, notamment ceux situés directement en aval des aubes du distributeur de l'étage amont, sont protégés thermiquement par une tôle annulaire d'étanchéité qui est montée entre les secteurs d'anneau et les extrémités externes des aubes du distributeur pour limiter le passage de gaz, depuis la veine, radialement vers l'extérieur dans un espace annulaire de logement des crochets de carter. En outre, de l'air prélevé dans les cavités des aubes du distributeur de l'étage amont de carter est amené dans l'espace annulaire de logement des crochets amont de carter pour limiter leur température, en vue de réduire les risques de formation de criques ou fissures sur les crochets, sans qu'il soit nécessaire d'ajouter des conduits d'amenée d'air frais sur le carter de la turbine.

Une telle solution ne prend toutefois pas suffisamment en compte une caractéristique importante à laquelle la présente invention apporte une réponse : celle de « protection thermique » sans nécessairement prévoir, comme dans EP-A-1847687, de fermer les cavités internes des aubes par des plaquettes rapportées sur le distributeur, ni prévoir des perçages formés dans ces plaquettes et dans un rebord annulaire externe du distributeur. En outre, vis-à-vis de FR-A-2875851, autant la tôle annulaire qui y est prévue assure bien sa fonction d'étanchéité, avec sa forme recourbée cherchant un maximum de souplesse, autant elle n'assure pas suffisamment une fonction de protection thermique.

La présente invention a donc notamment pour but de proposer un dispositif assurant une double fonction d'étanchéité et de protection thermique, avec une efficacité élevée en particulier pour cette seconde fonction. Une facilité de montage et une très bonne tenue mécanique sont également visées.

A cet effet, il est prévu que le dispositif d'étanchéité précité, prévu pour être donc disposé entre et contre : - en amont, un distributeur de la turbine comportant une série d'aubes fixes fixées à une première partie d'un carter entourant cette turbine, - et, en aval, une enveloppe fixée circonférentiellement à une seconde partie du carter à l'intérieur duquel une roue est montée rotative, se présente comme un anneau de protection thermique : - en un matériau résistant à plus de 700°C sans se dégrader notablement, - ayant une partie radialement intérieure qui couvre radialement la première partie de carter jusque vers une extrémité radialement intérieure de celle-ci, 25 et - soudé avec ladite première partie de carter en une zone radialement plus extérieure que ladite extrémité radialement intérieure de cette première partie de carter. Pour favoriser un recouvrement particulièrement performant des 30 pièces environnantes, ainsi que, pour certaines caractéristiques, une minimisation des contraintes de flexion, une optimisation de l'utilisation de la souplesse de l'anneau de protection (typiquement formé d'au moins une tôle) et une limitation des risques d'apparition de criques dans les soudures (typiquement brasures), il est par ailleurs conseillé : - que l'anneau d'étanchéité et de protection thermique présente en section une forme localement inclinée vers l'enveloppe de la roue mobile au contact de laquelle il vient donc en une zone radialement plus intérieure que ne l'est la zone où l'anneau d'étanchéité et de protection thermique est soudé (ou brasé) à ladite première partie de carter, et/ou - que cet anneau présente en périphérie une section fermée par un arrondi concave vers le centre de l'anneau et se raccordant à une partie radialement plus intérieure de l'anneau par une forme en S qui favorise un plus grand rayon de l'arrondi, et/ou - que ledit anneau couvre l'anneau précité de maintien de la roue mobile jusque vers une extrémité radialement intérieure de l'anneau d'étanchéité et de protection thermique, et/ou - que la zone où la première partie de carter et l'anneau d'étanchéité et de protection thermique sont donc soudés (brasés) ensemble soit située vers l'extrémité radialement la plus extérieure d'une surface intermédiaire radiale de ladite première partie de carter, au-delà de laquelle, suivant une direction orientée radialement vers l'extérieur, cette première partie de carter présente un épaulement, et/ou - que : -- en face et en aval de ladite première partie de carter, l'enveloppe de la roue mobile présente une surface sensiblement radiale qui, suivant une direction orientée radialement vers l'intérieur, s'étend sensiblement jusqu'au niveau de l'extrémité radialement intérieure de ladite première partie de carter, et, -- l'anneau d'étanchéité et de protection thermique présente un bras de levier qui vient appuyer contre l'enveloppe de la roue mobile, vers une extrémité radialement intérieure de ladite surface radiale. Il existe toutefois une alternative, qui permet d'assurer la protection thermique de ladite première partie du carter (et de la virole si celle-ci est prévue) et l'étanchéité recherchée. A cette fin, il est proposé que l'anneau d'étanchéité et de protection thermique présente une section en forme de lame. Il est alors conseillé que cet anneau présente en section une forme localement inclinée vers ladite enveloppe de la roue mobile au contact de laquelle il vient en une zone radialement plus extérieure que ne l'est la zone où l'anneau d'étanchéité et de protection thermique est soudé à la première partie de carter. Par ailleurs, pour limiter les effets de la conduction, on recommande : - que la partie radialement intérieure de l'anneau d'étanchéité et de protection thermique qui couvre ladite première partie de carter en une zone de la virole radialement plus intérieure que la zone de soudure soit écartée de l'extrémité radialement intérieure de la première partie de carter, et/ou, - que la partie radialement intérieure de l'anneau d'étanchéité et de protection thermique présente un rebord orienté vers l'amont qui couvre un rebord également orienté vers l'amont formant l'extrémité radialement intérieure de cette première partie de carter. A noter par ailleurs qu'il est technologiquement prévu, en particulier pour assurer le support du distributeur concerné que ladite première partie de carter puisse comprendre une virole et que l'anneau d'étanchéité et de protection thermique soit alors soudé avec cette virole. Outre, le dispositif qui vient d'être présenté, sont également concernés : - l'anneau d'étanchéité et de protection thermique prévu pour ce dispositif, et - la turbomachine pourvue de cet anneau et/ou de ce dispositif de protection. D'autres caractéristiques et avantages sont par ailleurs détaillés ci-après, en référence aux dessins d'accompagnement où : la figure 1 est une vue schématique partielle en coupe médiane axiale d'une turbomachine équipée du dispositif d'étanchéité et de protection thermique selon l'invention ; - la figure 2 est une vue locale agrandie de la zone de la figure 1 (ici la zone amont de la turbine basse pression) où se situe ledit dispositif, - la figure 3 est une vue agrandie de la figure 2, - la figure 4 est une vue agrandie locale de la figure 3, - la figure 5 montre une alternative de réalisation de la solution des figures 2-4, selon une vue comme celle de la figure 2, - la figure 6 est une vue comme celle de la figure 2, sans virole, et avec donc une fixation directe à la première partie de carter de l'anneau formant ledit dispositif d'étanchéité et de protection thermique (avec, dans l'exemple un anneau dans sa version des figures 2-4,7), - les figures 7,8 montrent en perspective et vue partielle l'anneau d'étanchéité et de protection thermique suivant ses versions respectivement des figures 2-4,6 et 5, et - la figure 9 montre cet anneau dans deux versions possibles : fermé sur lui-même et fendu (traits mixtes). Sur la figure 1, on voit une coupe médiane locale d'une partie d'une turbomachine 3, telle un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, selon un plan 5 passant par l'axe 7 de la turbomachine suivant lequel s'écoule globalement notamment de l'air, de l'amont (AM) vers l'aval (AV). Le plan 5 et tant l'amont (AM) que l'aval (AV) se retrouvent sur les autres figures. En figure 1, la référence 10 désigne la turbine de cette turbomachine 30 qui comprend un module haute-pression 12 situé en sortie d'une chambre de combustion 14 et un module basse-pression 16 situé en aval du module haute-pression 12 et comprenant ici quatre étages comportant chacun un distributeur 18 (élément de stator) formé d'une rangée annulaire d'aubes radiales fixes 20 portées par un carter externe 22 de la turbine, et une roue mobile 24 (élément de rotor) en aval du distributeur 18.

Les roues 24 comprennent des disques 26 assemblés axialement les uns aux autres par des brides annulaires 28 et portant des aubes radiales 30. Les roues 24 sont reliées à un arbre de turbine (non représenté) par l'intermédiaire d'un cône d'entraînement 32 fixé sur des brides annulaires 28 des disques 26.

Chaque roue 24 est entourée extérieurement avec un faible jeu J (figure 3) par une enveloppe 34 qui peut être cylindrique et formée par des secteurs d'anneau fixés circonférentiellement sur le carter 22 de la turbine par l'intermédiaire de pièces de verrouillage en forme de C ou de U comme cela sera décrit plus en détail dans ce qui suit.

Les distributeurs 18 comprennent des parois de révolution (plateformes) interne 36 et externe 38, respectivement, qui délimitent entre elles la veine 39 annulaire d'écoulement des gaz dans la turbine et entre lesquelles s'étendent radialement les aubes 20. En continuité, à l'endroit des roues 24 la veine 39 est délimitée entre les parois de révolution (plateformes) interne 41 et externe 43 des aubes 30. La paroi externe 38 du distributeur 18 de l'étage amont comprend au moins un pied annulaire radialement externe. A partir des illustrations présentées, on voit que le carter de turbine 22 peut comprendre deux parties 22a,22b qui, bien qu'elles pourraient appartenir à une même pièce, sont ici distinctes et fixées ensemble, à l'endroit du premier étage du module basse-pression 16, par une série annulaires de fixations axiales (comprenant celle 46 des figures 1-3,5). Le carter externe 22, ici sa première partie amont 22a, peut 30 comprendre au moins une virole annulaire 48 destinée à soutenir radialement et axialement, ainsi qu'à protéger l'extrémité aval du distributeur 18 qui lui fait face. Notamment figure 2, la virole 48 est ainsi interposée entre, en amont, le distributeur basse pression du premier étage, ci-après DB1, repéré 18a, et, en aval, l'enveloppe cylindrique 34 qui entoure la roue mobile, ci-après RM1, repérée 24a, de ce même premier étage basse pression. La virole est contre la première partie 22a du carter 22. L'exemple privilégié qui suit présente ainsi un montage qui se situe en partie amont d'une turbine basse pression 10 de turbomachine. En particulier figures 2 et suivantes, on constate ainsi la présence du carter de la turbine centrale (TCF ; première partie 22a) et, en aval, du carter de la turbine basse pression (TuBP ; seconde partie 22b), autour duquel débouche localement la rampe LPTACC 50 (Low-Pressure Turbine Active Clearance Control / Commande active du jeu de turbine basse pression [CAJTBP]). En périphérie (voir notamment figure 3), la veine d'air 39 communique, entre deux aubes successives, telles ici 20a et 30a, avec une cavité 52 qui s'étend autour des plateformes, ici respectivement 38a et 43a, 20 de ces aubes. De façon habituelle, la plate-forme extérieure, telle 43a, de l'aube de rotor est bordée en périphérie par une masse 54 de matériau abradable fixée à l'enveloppe fixe 34 qui l'entoure périphériquement. En conséquence, la cavité 52 s'étend, ici : 25 - vers l'aval, entre la plate-forme 43a de l'aube 30a et la masse 54 de matériau abradable et, - vers l'amont, jusqu'au pied 42, entre la plate-forme 38a de l'aube 20a et tant l'extrémité amont de l'enveloppe annulaire 34 que la (partie radialement la plus intérieure de la) virole de maintien de l'aube de stator, 30 ici la virole DBP1 (48).

Dans cette réalisation, le distributeur DB1, 18a, est retenu axialement (parallèlement à l'axe 7) et radialement (perpendiculairement à cet axe) par la virole DBP1, 48, qui constitue la pièce intermédiaire de la bride maintenue par les fixations 46.

Le pilotage du jeu radial, périphériquement au-delà de la roue RM1, 24a, se fait par l'enveloppe annulaire 34 dont le déplacement radial est contrôlé via le débit d'air issu de la rampe LPTACC 50 qui refroidit le carter TuBP 22b de retenue de cette enveloppe annulaire 34. En aval par rapport à sa zone (ci-après 341) qui fait face à la virole 48, l'enveloppe annulaire 34 de pilotage de jeu est fixée au carter 22b de la turbine basse pression (TuBP), ici suspendue par des pattes 121 à des crochets 151 de ce carter (figures 2,5). Vers sa périphérie (extérieure) la virole 48, est interposée axialement entre (en aval) une surface radiale d'extrémité 221 de la partie extrême amont 220b du carter 22b et (en amont) une surface radiale d'extrémité 222 du carter TCF (partie 22a). Pour cela, la virole 48 présente une surface radiale périphérique 481. Une série de fixations axiales maintiennent ensemble les surfaces radiales 221, 481 et 222.

Ces fixations axiales comprennent ici une série de boulons (voir celui repéré 46 ; figures 2,3,5) dont les vis traversent des orifices ménagés dans les surfaces radiales 221 et 222 ainsi, entre elles, que dans la surface radiale périphérique 481 de la virole 48 (figure 2). Les boulons, tels 46, serrent ensemble les surfaces radiales 221, 222 et 481. Vers son extrémité radialement intérieure 482 (figure 4), la virole 48 présente une autre surface radiale 483. Juste en aval, face à elle l'enveloppe annulaire 34 présente une surface radiale (ou ayant une composante radiale) 341 qui forme un rebord tourné vers l'intérieur.

Dans la réalisation figurée, en face et en aval de la virole 48, cette surface 341 radiale s'étend, suivant une direction orientée radialement vers l'intérieur (donc vers l'axe 7), sensiblement jusqu'au niveau de l'extrémité radialement intérieure 482 de la virole.

A cette extrémité radialement intérieure, la surface radiale 483 se termine par un rebord 485 tourné vers l'amont. Le rebord 485, ici sensiblement axial (c'est-à-dire sensiblement parallèle à l'axe 7) coiffe un talon 58 sensiblement axial, du distributeur DB1, 18a.

Par son rebord 485 passant sous le talon 58, et tout en s'interposant entre, en amont, le carter de la turbine centrale (partie 22a) et, en aval, la cavité 60, la virole 48 maintient ainsi bien l'élément de stator qu'elle a à fixer, ici le distributeur 18a. Un passage 64 peut être ménagé dans une zone 487 de la virole 48 qui forme un épaulement tourné vers l'amont en limitant radialement vers l'extérieur la surface radiale 483 (voir notamment figure 4). Cet air, piqué plus en amont peut ainsi parvenir à la cavité 60. Un objectif est ici de protéger thermiquement la virole 48, et d'éviter la réintroduction d'air chaud dans la cavité 60 qui, en amont s'étend jusqu'à cette virole et qui est essentiellement située, au-delà de la périphérie (extérieure) de l'enveloppe annulaire 34, entre cette enveloppe et le carter de la turbine TuBP 22b. Pour cela, un dispositif 66 est interposé entre et contre, en amont, la virole DBP1, 48, et, en aval, l'enveloppe annulaire 34. On notera dès à présent qu'en l'absence de virole (comme figure 6), le dispositif 66 sera donc interposé entre la partie 22a de carter et ladite enveloppe annulaire 34. Ainsi, dans les deux cas, on fermera la communication fluide entre les cavités 52 et 60, à cet endroit.

En référence aux figures 2-5, on présente ci-après la version avec virole DBP1.

Afin d'assurer son double rôle de protection thermique et « d'antiréintroduction » d'air vers cette cavité 60, le dispositif 66 se présente comme un anneau : - en un matériau qui résiste à plus de 700°C sans se dégrader notablement, - qui présente une partie radialement intérieure 661 venant couvrir radialement la virole jusque vers son extrémité radialement intérieure 482, et - qui est soudé (typiquement brasé) à la virole, en 663, en une zone 10 radialement plus extérieure que ne l'est ladite extrémité radialement intérieure 482 de la virole (figure 4). Ainsi, l'anneau 66 et la virole présentent (annulairement) un emplacement de fixation entre eux (zone de soudure ; typiquement par brasure) qui est situé, sur la virole, en une zone radialement plus extérieure 15 que ne l'est ladite extrémité radialement intérieure 482 de cette virole. L'anneau 66, qui sera donc monté coaxialement à l'axe 7, sur 360°, sera de préférence monobloc. Toutefois, une fente 660 le long de son périmètre pourrait limiter les contraintes tangentielles (dues aux gradients de températures survenant lors du fonctionnement du moteur), et de 20 flexion ; voir figure 9. Son matériau de réalisation sera de préférence un alliage métallique, tel un alliage à base de nickel ou cobalt résistant à chaud : Protéger thermiquement la virole DBP1 est essentiel d'autant plus que cette pièce, qui peut être continue (monobloc) sur 360°, est exposée à 25 des températures proches de l'entrée de veine (environ 1000°C). Soumise à un fort gradient thermique, elle est très contrainte tangentiellement. Cette virole DBP1 étant un support (axial et radial) du distributeur DB1, il est essentiel d'assurer son intégrité mécanique. Sa flexion doit être contrôlée pour maîtriser la bascule du distributeur 18a. Les déformations 30 permanentes (fluage, plastification) sont à éviter pour ne pas nuire à cette bascule. Une rupture (LCF notamment ; Low Cycle Fatigue/fatigue oligocyclique) est à proscrire. Il est ainsi nécessaire de protéger thermiquement les environs de l'extrémité radialement intérieure 482 de la virole, de sorte à diminuer la température et donc réduire les contraintes tangentielles. L'installation de la tôle va permettre de créer un écran thermique devant cette partie intérieure de la virole. Empêcher l'air de veine de (re)venir dans la cavité 60 périphériquement au-delà de l'enveloppe annulaire 34 est également 10 essentiel. En effet, pour que la turbine ne perde pas en performance, il est primordial de limiter les by-pass (dérivations) de débit d'air chaud, notamment en pilotant les jeux en sommets d'aubes et d'anneaux (typiquement jeu J entre les léchettes 43b de la plate-forme externe 43a et 15 540 de la masse 54 de matériau abradable ; figure 3). Le déplacement radial de l'enveloppe annulaire 34 étant dépendant de la dilatation du carter TuBP 22b, la maîtrise de la température de ce carter par de l'air frais issu de la rampe LPTACC 50 ne doit pas non plus être affectée par une réintroduction d'air chaud des zones 39 et/ou 52 vers la cavité 60. 20 En étanchant annulairement, sur 360°, par le dispositif 66, l'espace 68 établi axialement entre la virole 48 et l'enveloppe annulaire 34, on va pouvoir éviter les conséquences suivantes, survenant en cas justement d'entrée de cet air chaud dans la cavité 60 : - réchauffement de la cavité, avec risque de dépasser la température 25 admissible de la carcasse de l'enveloppe annulaire 34 et du carter (partie) 22b et réchauffement de la bride (dilatation pouvant entrainer une bascule non contrôlée du distributeur). - perte de performance de la turbine, avec augmentation du débit de la rampe 50 d'alimentation en air de refroidissement, en vue de revenir à une 30 température de carter acceptable pour le jeu J (aube/anneau), - augmentation du débit d'air à travers les passages 64, pour refroidir la cavité 60, - perte de performance due au by-pass d'une partie du débit d'air 39 de veine dans la cavité 60 et en sommet d'aube mobile.

Bien qu'ils n'en excluent pas d'autres, deux modes de réalisation ont plus particulièrement été imaginés pour le dispositif 66. Ainsi, figures 2-4 et 7, le premier mode de réalisation du dispositif 66 prévoit-il que l'anneau d'étanchéité et de protection thermique qui matérialise ce dispositif 66 présente en section une forme, ou paroi aval, 665 localement inclinée vers l'enveloppe annulaire 34, en particulier sa surface radiale amont 341. En volume, la paroi aval 665 donnera à l'anneau 66 une forme générale tronconique. Une section en épingle, recourbée en 669 et, radialement, ouverte vers l'intérieur et fermée vers l'extérieur comme illustré sur les figures 2-4, favorisera la réalisation de la paroi 665 et permettra un bon recouvrement des pièces 34 et 22a/48. A ce sujet, monté comme il doit l'être dans l'espace 68 (voir les figures 2-4), l'anneau protecteur 66 viendra au contact de l'enveloppe annulaire 34 (en particulier sa surface radiale amont 341) de préférence en une zone 667 (figure 4) radialement plus intérieure que ne l'est la zone 663 où l'anneau 66 est soudé à la virole. De fait, on a privilégié une solution où l'anneau protecteur 66 présentera un bras de levier (ici formé par la paroi aval 665) venant appuyer en 667 contre l'enveloppe annulaire 34, vers l'extrémité radialement intérieure 341a de cette surface radiale 341. Par ailleurs, on conseille que la zone 663 où la virole et l'anneau 66 d'étanchéité et de protection thermique sont soudés ensemble soit située vers l'extrémité radialement la plus extérieure de la surface 483 de ladite virole (qui, radialement, est intermédiaire entre les zones 482/485 et 483 et) au-delà de laquelle, suivant une direction orientée radialement vers l'extérieur, la virole 48 présente l'épaulement 487, tel qu'illustré notamment figure 4. Comme on le voit avec les vues en coupe (notamment figure 3), la forme et l'implantation de l'anneau 66 qui, en périphérie, peut éventuellement s'étendre radialement vers l'extérieur jusque dans la cavité 60, permettront qu'en aval il couvre de préférence l'enveloppe annulaire 34 jusque vers l'extrémité radialement intérieure 341a de celle-ci. Quant à la protection de la virole, elle sera d'autant plus assurée si, comme préféré, la partie 661 (voir figure 4) radialement intérieure de l'anneau protecteur 66 qui couvre une zone de la virole radialement plus intérieure que la zone 663 de soudure est écartée de la virole. En l'éloignant quelque peu vers l'aval de la paroi 483, on limitera les effets de la conduction. Pour compléter encore la protection thermique, on recommande même que la partie radialement intérieure 661 de l'anneau 66 présente un rebord 668 orienté vers l'amont venant couvrir l'extrémité radialement intérieure 482 de la virole. Dans la réalisation des figures 2-4, ce rebord 668 va jusqu'à couvrir le rebord 485 de la virole. Et pour minimiser les contraintes de flexion, on conseille que la section fermée par un arrondi, concave vers le centre, que l'anneau présente en périphérie (zone 669) se raccorde à une partie 662 radialement plus intérieure de l'anneau par une forme en S 664 qui favorisera un plus grand rayon de l'arrondi. En maximisant le rayon en 664/669 et bras de levier 665, on agira efficacement sur les contraintes de flexion par augmentation de la souplesse de l'anneau 360°. Ainsi, l'anneau d'étanchéité et de protection thermique 66 présentera : - un axe de révolution (coaxial ici à l'axe 7), - et un rebord annulaire 668 situé vers l'extrémité radialement intérieure de l'anneau et orienté vers l'amont.

Conçu selon le mode de réalisation qui vient d'être présenté, l'anneau 66 pourra assurer son rôle : - tant de protection thermique ; En effet : -- il est soudé (a priori par brasage) le plus haut possible sur la virole 48, ce qui permet de maximiser la surface de recouvrement de la virole par l'anneau, -- et la protection thermique de la virole est obtenue par : --- la diminution du rayonnement de la chaleur issue des pièces chaudes situées proches de la veine 39 sur la virole (ce rayonnement arrive désormais sur l'anneau 66), --- la création d'une lame d'air 70 (cf. figure 4) entre la virole et l'anneau 66, qui diminue les échanges convectifs entre la virole et la cavité. Le fait de ne pas plaquer entièrement l'anneau 66 contre la virole évite également la transmission par conduction vers la virole de la chaleur reprise par l'anneau 66, tandis que la protection thermique la plus élevée de l'enveloppe annulaire 34 est atteinte grâce au bras de levier 665 maximisé (le fait d'appuyer l'anneau 66 le plus bas (ou intérieurement) possible contre l'enveloppe annulaire 34 permet de protéger la totalité de la face amont de l'enveloppe 34 de l'air chaud venant de la veine 39, - que de moyen d'étanchéité ; En effet : -- l'anneau 66 peut pour cela être précontraint par une mise en appui contre l'enveloppe annulaire 34 (zone 667 figure 4 où le fait que la zone en cause de l'anneau semble pénétrer dans la surface 341 symbolise cette précontrainte souhaitée, comme d'ailleurs figure 4), ce qui permet de créer l'étanchéité dès le montage de la partie concernée de la turbomachine, ici de la turbine, -- et, en fonctionnement, l'enveloppe 34 a tendance à se déplacer vers l'amont de la turbine (effet du bras de levier/balancier entre l'amont de l'enveloppe 34 et les crochets 121 de suspension de cet anneau ; une partie de l'espace 68 entre la virole et l'anneau est consommé, ce qui favorise d'autant l'étanchéité à chaud (moteur en fonctionnement).

Dans le second mode de réalisation des figures 5,8, la section de l'anneau d'étanchéité et de protection thermique 66 est différente ; cette section est en forme de lame. Dans ce cas, on préfèrera que l'anneau 66 présente alors, en section comme figuré, une forme 670 localement inclinée vers l'enveloppe annulaire 34 au contact de laquelle vient l'anneau 66 en une zone 671 radialement plus extérieure que ne l'est la zone 663 où cet anneau 66 est soudé à la virole 48. A nouveau pour limiter les échanges convectifs entre la virole et la veine 39 , et la transmission par conduction vers la virole de la chaleur reprise par l'anneau 66, on recommande la présence d'une lame d'air 70 entre la virole et l'extrémité radialement intérieure de l'anneau 66 (zone de la virole et de l'anneau radialement plus intérieure que la zone de soudage 663), de préférence y compris à l'endroit du rebord 668 que cet anneau 66 présentera à nouveau, favorablement.

Une précontrainte peut être appliquée en zone d'appui 671 pour les mêmes raisons que ci-avant. Ainsi conçu, l'anneau 66 présentera alors : - un axe de révolution (coaxial ici à l'axe 7), - un rebord 668 situé vers l'extrémité radialement intérieure et orienté vers 25 l'amont, - et une section en forme de lame, globalement inclinée entre l'extrémité amont radialement intérieure de l'anneau et son extrémité aval radialement extérieure. Parmi les intérêts de cette solution, on peut relever : 30 - la protection thermique de la virole par l'anneau 66, - l'étanchéité, par appui contre l'enveloppe annulaire 34, Vis-à-vis du premier mode de réalisation, celui-ci peut être considéré comme a priori moins performant sur les points suivants : - une géométrie plus raide que la solution précédente (moins bonne tenue mécanique), - une soudure plus proche de l'extrémité de la virole (donc diminution de la surface de virole protégée thermiquement et augmentation du risque d'apparition de criques dans la soudure). - pas de (ou moindre) protection thermique de la surface radiale à l'extrémité amont de l'enveloppe annulaire 34.

Dans ce mode de réalisation aussi l'anneau 66 peut être monobloc ou fendu (fente possible 660 ; figure 9). A partir de ce qui précède, on aura compris que la virole 48 peut être absente, l'anneau d'étanchéité et de protection thermique 66 étant alors directement fixé (soudé/brasé) au carter 22, en particulier la première partie (amont) 22a de celui-ci, comme montré figure 6. En conséquence, ce qui a été décrit en liaison avec la virole 48 pourra s'appliquer au carter 22, en particulier sa première partie (amont) 22a (zones 482,483,485,487 ; la zone 481 étant intégrée à celle 222 du carter) Les caractéristiques ci-avant qui concernent cet anneau ainsi que de la turbine de turbomachine qui l'environne pourront ainsi être conservées En pratique, on pourra donc lire les passages concernés ci-avant en remplaçant « virole » (48) par « première partie (amont) 22a du carter».De fait, on constate que ceci se vérifie sur la vue de la figure 6.

Claims (16)

1. REVENDICATIONS1. Ensemble pour une turbine étagée de turbomachine, l'ensemble comprenant un dispositif d'étanchéité, un distributeur (18) de la turbine, un carter (22) entourant le distributeur, une roue (24), et une enveloppe (34) qui entoure la roue, le dispositif d'étanchéité étant disposé entre et contre : - en amont, le distributeur (18) de la turbine qui comporte une série d'aubes fixes (20) fixées à une première partie (22a) dudit carter (22), - et, en aval, l'enveloppe (34) qui est fixée circonférentiellement à une seconde partie (22b) du carter à l'intérieur de laquelle la roue (24) est montée rotative, pour interdire de façon étanche une circulation d'air, à cet endroit, entre la première partie (22a) de carter et l'enveloppe (34), caractérisé en ce le dispositif d'étanchéité se présente comme un anneau de protection thermique : - en un matériau résistant à plus de 700°C sans se dégrader notablement, - présentant une partie radialement intérieure (661) qui couvre radialement la première partie (22a) de carter jusque vers une extrémité (482) radialement intérieure de celle-ci, et - qui est soudé avec ladite première partie (22a) de carter en une zone radialement plus extérieure que ladite extrémité (482) radialement intérieure de cette première partie de carter.
2. 2. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'anneau d'étanchéité et de protection thermique (66) présente en section une forme localement inclinée vers l'enveloppe (34) de la roue mobile au contact de laquelle il vient en une zone (667) radialement plus intérieure que ne l'est la zone où l'anneau d'étanchéité et de protection thermique est soudé à ladite première partie de carter.
3. 3. Ensemble selon l'une des revendications 1,2, caractérisé en ce que l'anneau d'étanchéité et de protection thermique présente en périphérie une section fermée par un arrondi (669) concave vers le centre de cetanneau et se raccordant à une partie radialement plus intérieure de l'anneau par une forme en S qui favorise un plus grand rayon de l'arrondi.
4. 4. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'anneau d'étanchéité et de protection thermique (66) couvre l'enveloppe 5 (34) de la roue mobile jusque vers une extrémité radialement intérieure de cette enveloppe.
5. 5. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que : - en face et en aval de ladite première partie (22a) de carter, l'enveloppe de la roue mobile présente une surface sensiblement radiale (341) qui, suivant 10 une direction orientée radialement vers l'intérieur, s'étend sensiblement jusqu'au niveau de l'extrémité radialement intérieure (482) de ladite première partie de carter, et, - l'anneau d'étanchéité et de protection thermique présente un bras de levier qui vient appuyer contre l'enveloppe de la roue mobile, vers une 15 extrémité radialement intérieure de ladite surface radiale (341).
6. 6. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'anneau d'étanchéité et de protection thermique (66) présente une section en épingle qui, radialement, est ouverte vers l'intérieur et fermée vers l'extérieur. 20
7. 7. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'anneau d'étanchéité et de protection thermique (66) présente une section en forme de lame.
8. 8. Ensemble selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'anneau d'étanchéité et de protection thermique présente en section une forme 25 localement inclinée vers l'enveloppe (34) de la roue mobile au contact de laquelle il vient en une zone radialement plus extérieure que ne l'est la zone où l'anneau d'étanchéité et de protection thermique est soudé à ladite première partie (22a) de carter.
9. 9. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que 30 ladite partie radialement intérieure de l'anneau d'étanchéité et de protection thermique, qui couvre ladite première partie (22a) de carter en une zoneradialement plus intérieure que la zone de soudure, est écartée de ladite première partie de carter.
10. 10. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'anneau d'étanchéité et de protection thermique (66) est monté précontraint contre l'enveloppe (34) de la roue mobile.
11. 11. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la partie radialement intérieure de l'anneau d'étanchéité et de protection thermique présente un rebord (668) orienté vers l'amont qui couvre l'extrémité radialement intérieure de ladite première partie (22a) de carter.
12. 12. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que de ladite première partie (22a) de carter comprend une virole (48) et l'anneau d'étanchéité et de protection thermique (66) est soudé avec cette virole.
13. 13. Anneau d'étanchéité et de protection thermique (66) pour l'ensemble selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il présente une section en épingle qui, radialement, est ouverte vers l'intérieur et fermée vers l'extérieur.
14. 14. Anneau d'étanchéité et de protection thermique selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'il présente : - un axe de révolution, - axialement, un côté amont et un côté aval, - et un rebord (668) situé vers l'extrémité radialement intérieure et orienté vers l'amont.
15. 15. Anneau d'étanchéité et de protection thermique pour le l'ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il présente : - un axe de révolution, - axialement, un côté amont et un côté aval, - une section en forme de lame, globalement inclinée entre une extrémité amont radialement intérieure et une extrémité aval radialement extérieure, - et un rebord (668) situé vers l'extrémité radialement intérieure et orienté vers l'amont.
16. 16. Turbomachine caractérisée en ce qu'elle comporte l'ensemble selon l'une des revendications 1 à 12 et/ou l'anneau (66) selon l'une des revendications 13 à 15.