FR3100572A1 - Secteur d’anneau de turbine - Google Patents

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Abstract

L’invention concerne un secteur (21) d’anneau (17) de turbine s’étendant sur une portion angulaire autour d’un axe, comportant une partie radialement externe (22) comprenant des moyens de fixation aptes à permettre la fixation du secteur (21) à un carter de turbine et une partie radialement interne (23) comportant un matériau abradable destiné à coopérer avec des léchettes ou des sommets d’aubes mobiles de la turbine, la partie radialement externe (22) comportant une première extrémité circonférentielle comportant une fente (25), caractérisé en ce que la partie radialement externe (22) comporte une seconde extrémité circonférentielle, opposée à la première extrémité circonférentielle et comportant une languette d’étanchéité (26) s’étendant circonférentiellement et venant de matière avec la partie radialement externe (22), ladite languette (26) étant destinée à être introduite dans la fente (25) d’un secteur d’anneau (21) opposé. Figure à publier avec l’abrégé : Figure 5

Description

SECTEUR D’ANNEAU DE TURBINE
Domaine technique de l’invention
La figure 1 représente une turbomachine 1 à double flux et à double corps. L’axe de la turbomachine est référencé X et correspond à l’axe de rotation des parties tournantes. Dans ce qui suit, les termes axial et radial sont définis par rapport à l’axe X.
La turbomachine 1 comporte, de l’amont vers l’aval dans le sens d’écoulement des gaz, une soufflante 2, un compresseur basse pression 3, un compresseur haute pression 4, une chambre de combustion 5, une turbine haute pression 6 et une turbine basse pression 7.
L’air issu de la soufflante 2 est divisé en un flux primaire 8 s’écoulant dans une veine annulaire primaire 9, et un flux secondaire 10 s’écoulant dans une veine annulaire secondaire 11 entourant la veine annulaire primaire 10.
Le compresseur basse pression 3, le compresseur haute pression 4, la chambre de combustion 5, la turbine haute pression 6 et la turbine basse pression 7 sont ménagés dans la veine primaire 9.
Le rotor de la turbine haute pression 6 et le rotor du compresseur haute pression 4 sont couplés en rotation par l’intermédiaire d’un premier arbre 12 de manière à former un corps haute pression.
Le rotor de la turbine basse pression 7 et le rotor du compresseur basse pression 3 sont couplés en rotation par l’intermédiaire d’un second arbre 13 de manière à former un corps basse pression, la soufflante 2 pouvant être reliée directement au rotor du compresseur basse pression 3 ou bien par l’intermédiaire d’un train d’engrenage épicycloïdal par exemple.
Comme cela est mieux visible à la figure 2, la turbine basse-pression 7 comporte en particulier différents étages successifs comportant des roues mobiles 14 et des parties fixes. La roue mobile comporte un disque 15 au niveau duquel sont montées des aubes 16. Les extrémités des aubes 16 sont entourées d’un anneau fixe 17 en matériau abradable, ledit anneau 17 étant fixé sur le carter 18 de la turbine. Des distributeurs 19 sont situés en aval des roues mobiles 14. Les distributeurs 19 et les anneaux 17 sont montés sur le carter par l’intermédiaire de brides ou de crochets 20 s’étendant depuis la surface radialement interne du carter 18.
Chaque anneau 17 est sectorisé, c’est-à-dire est composé de plusieurs secteurs angulaires 21 agencés de façon contiguë. Un secteur 21 d’anneau 17 est représenté à la figure 3. Chaque secteur 21 comporte une partie radialement externe 22 et une partie radialement interne formée par un bloc de matériau abradable 23 fixé, par exemple par brasage, sur la surface radialement interne 24 de la partie externe 22. Les extrémités circonférentielles du support comportent des fentes 25 dans lesquelles sont montées des languettes d’étanchéité 26 s’étendant entre les secteurs 21, comme illustré à la figure 4.
L’utilisation de secteurs permet de compenser les effets de dilatation thermique en fonctionnement et les languettes permettent d’éviter ou de limiter les fuites de gaz chaud en dehors de la veine primaire.
Le montage des languettes entre les secteurs est relativement fastidieux, du fait notamment des faibles dimensions des languettes et des fentes. Un tel montage peut générer des erreurs de montage ainsi que des oublis de montage de certaines languettes. Par ailleurs, les fentes sont généralement réalisées par électroérosion par enfonçage, un tel procédé étant également appelé EDM (Electrical Discharge Machining). Un tel procédé est relativement long et coûteux à mettre en œuvre. Enfin, il existe un risque de perte d’une languette en fonctionnement du fait des mouvements relatifs et des efforts entre les différents éléments, la languette pénétrant alors dans la veine primaire et pouvant dégrader les parties de la turbomachine situées en aval.
L’invention vise à remédier à ces inconvénients, de manière simple, fiable et peu onéreuse.
Présentation de l’invention
A cet effet, l’invention concerne un secteur d’anneau de turbine s’étendant sur une portion angulaire autour d’un axe, comportant une partie radialement externe comprenant des moyens de fixation aptes à permettre la fixation du secteur à un carter de turbine et une partie radialement interne comportant un matériau abradable destiné à coopérer avec des léchettes ou des sommets d’aubes mobiles de la turbine, la partie radialement externe comportant une première extrémité circonférentielle comportant une fente, caractérisé en ce que la partie radialement externe comporte une seconde extrémité circonférentielle, opposée à la première extrémité circonférentielle et comportant une languette d’étanchéité s’étendant circonférentiellement et venant de matière avec la partie radialement externe, ladite languette étant destinée à être introduite dans la fente d’un secteur d’anneau opposé.
La languette d’étanchéité peut s’étendre en saillie depuis le reste de la partie radialement externe.
Une telle structure permet de réduire le nombre de pièces à assembler, de manière à faciliter le montage de l’anneau de turbine. On évite également le risque de perte de languette au sein de la veine primaire.
L’épaisseur ou dimension radiale de la languette d’étanchéité peut être comprise entre 0,05 et 0,5 mm, par exemple de l’ordre de 0,2 mm.
L’épaisseur ou dimension radiale de la fente peut être comprise entre 0,02 et 1 mm, par exemple de l’ordre de 0,6 mm.
L’épaisseur ou dimension radiale de la fente peut être supérieure à l’épaisseur ou dimension radiale de la languette.
La dimension circonférentielle de la languette d’étanchéité peut être comprise entre 2 et 6 mm, par exemple de l’ordre de 4 mm.
La dimension circonférentielle de la fente peut être comprise entre 2,5 et 6,5 mm, par exemple de l’ordre de 4,5 mm.
La dimension circonférentielle de la fente peut être supérieure à la dimension circonférentielle de la languette. L’invention concerne également un anneau de turbine comportant des secteurs du type précité, agencés de façon contiguë de façon à former ledit anneau, la languette d’étanchéité de chaque secteur est introduite dans la fente du secteur adjacent correspondant.
L’invention concerne également une turbine, par exemple turbine basse pression, comportant un anneau du type précité.
L’invention concerne également une turbomachine, telle par exemple qu’un turboréacteur ou un turbopropulseur d’avion, comportant une turbine du type précité.
L’invention concerne également un aéronef comportant une turbomachine du type précité.
L’invention concerne également un procédé de fabrication d’un secteur d’anneau de turbine du type précité, caractérisé en ce que la partie radialement externe du secteur est réalisée par fabrication additive.
De cette manière, la languette et la fente peuvent être réalisées par fabrication additive, ce qui permet de réduire le coût et le temps de fabrication du secteur.
La partie radialement externe du secteur est par exemple réalisée par frittage ou fusion sélective de poudre, à l’aide d’un faisceau laser ou d’un faisceau d’électrons.
Un tel procédé comprend généralement une étape durant laquelle est déposée, sur un plateau de fabrication, une première couche de poudre d'un métal, d'un alliage métallique ou de céramique d'épaisseur contrôlée, puis une étape consistant à chauffer avec un moyen de chauffage (un faisceau laser ou un faisceau d'électrons) une zone prédéfinie de la couche de poudre, et de procéder en répétant ces étapes pour chaque couche supplémentaire, jusqu'à l'obtention, tranche par tranche, de la pièce finale. Un outillage et un procédé de fabrication d'une pièce par fusion sélective ou frittage sélectif de poudre sont par exemple décrits dans la demande de brevet français FR 3 030 323 au nom de la Demanderesse.
La partie radialement interne dudit secteur peut être un bloc de matériau abradable fixé par exemple par brasage à la partie radialement externe du secteur.
Brève description des figures
est une vue en coupe axiale d’un turboréacteur à double flux de l’art antérieur,
est une vue en coupe axiale d’une partie du turboréacteur de l’art antérieur, illustrant notamment la turbine basse pression,
est une vue en perspective d’un secteur d’anneau de turbine de l’art antérieur,
est une vue de détail et en perspective illustrant une partie d’un anneau de turbine sectorisé de l’art antérieur,
est une vue de détail et en perspective illustrant une partie d’un anneau de turbine sectorisé selon une forme de réalisation de l’invention.
Description détaillée de l’invention
La figure 5 illustre une partie d’un anneau 17 de turbine sectorisé, par exemple un anneau 17 de turbine basse pression 7 pour une turbomachine 1, selon une forme de réalisation de l’invention. Cet anneau 17 comporte plusieurs secteurs 21 agencés de façon contiguë ou bout-à-bout, de façon à former ledit anneau 17.
Chaque secteur 21 comporte une partie radialement externe 22 comprenant des moyens de fixation aptes à permettre la fixation du secteur 21 à un carter de turbine, et une partie radialement interne formée par un bloc de matériau abradable 23 destiné à coopérer avec des léchettes ou des sommets d’aubes mobiles de la turbine. Le bloc de matériau abradable 23 est fixé, par exemple par brasage, sur la surface radialement interne 24 de la partie radialement externe 22.
La partie radialement externe 22 comportant une première extrémité circonférentielle comportant une fente 25 et une seconde extrémité circonférentielle, opposée à la première extrémité circonférentielle et comportant une languette d’étanchéité 26 s’étendant circonférentiellement et venant de matière avec la partie radialement externe 22. La languette 26 de chaque secteur 21 est introduite dans la fente 25 du secteur d’anneau 21 adjacent correspondant avec un jeu de montage suffisamment faible pour limiter les fuites de gaz chaud en dehors de la veine primaire.
L’épaisseur ou dimension radiale e de la languette d’étanchéité 26 est comprise entre 0,05 et 0,5 mm, par exemple de l’ordre de 0,2 mm.
L’épaisseur e’ ou dimension radiale de la fente 25 est comprise entre 0,02 et 1 mm, par exemple de l’ordre de 0,6 mm.
La dimension circonférentielle de la languette d’étanchéité 26 est comprise entre 2 et 6 mm, par exemple de l’ordre de 4 mm.
La dimension circonférentielle de la fente 25 est comprise entre 2,5 et 6,5 mm, par exemple de l’ordre de 4,5 mm.
La partie radialement externe 22 du secteur 21 est réalisée par fabrication additive, par exemple par frittage ou fusion sélective de poudre, à l’aide d’un faisceau laser ou d’un faisceau d’électrons.

Claims (9)

  1. Secteur (21) d’anneau (17) de turbine (7) s’étendant sur une portion angulaire autour d’un axe (X), comportant une partie radialement externe (22) comprenant des moyens de fixation aptes à permettre la fixation du secteur (21) à un carter de turbine et une partie radialement interne (23) comportant un matériau abradable destiné à coopérer avec des léchettes ou des sommets d’aubes mobiles de la turbine (7), la partie radialement externe (22) comportant une première extrémité circonférentielle comportant une fente (25), caractérisé en ce que la partie radialement externe (22) comporte une seconde extrémité circonférentielle, opposée à la première extrémité circonférentielle et comportant une languette d’étanchéité (26) s’étendant circonférentiellement et venant de matière avec la partie radialement externe (22), ladite languette (26) étant destinée à être introduite dans la fente (25) d’un secteur d’anneau (21) opposé.
  2. Secteur (21) d’anneau (17) de turbine (7) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’épaisseur ou dimension radiale de la languette d’étanchéité (26) est comprise entre 0,05 et 0,5 mm, par exemple de l’ordre de 0,2 mm.
  3. Secteur (21) d’anneau (17) de turbine (7) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l’épaisseur ou dimension radiale de la fente (25) est comprise entre 0,02 et 1 mm, par exemple de l’ordre de 0,6 mm.
  4. Secteur (21) d’anneau (17) de turbine (7) selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la dimension circonférentielle de la languette d’étanchéité (26) est comprise entre 2 et 6 mm, par exemple de l’ordre de 4 mm.
  5. Secteur (21) d’anneau (17) de turbine (7) selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la dimension circonférentielle de la fente (25) est comprise entre 2,5 et 6,5 mm, par exemple de l’ordre de 4,5 mm.
  6. Anneau (17) de turbine (7) comportant des secteurs (21) selon l’une des revendications 1 à 5, agencés de façon contiguë de façon à former ledit anneau (17), la languette d’étanchéité (26) de chaque secteur (21) est introduite dans la fente (25) du secteur (21) adjacent correspondant.
  7. Turbine (7), par exemple turbine (7) basse pression, comportant un anneau (17) selon la revendication 6.
  8. Turbomachine (1), telle par exemple qu’un turboréacteur ou un turbopropulseur d’avion, comportant une turbine (7) selon la revendication 7.
  9. Procédé de fabrication d’un secteur (21) d’anneau (17) de turbine (7) selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la partie radialement externe (22) du secteur (21) est réalisée par fabrication additive.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US8784041B2 (en) * 2011-08-31 2014-07-22 Pratt & Whitney Canada Corp. Turbine shroud segment with integrated seal
FR3030323A1 (fr) 2014-12-23 2016-06-24 Snecma Plateau de fabrication pour la fabrication de pieces par fusion selective ou frittage selectif sur lit de poudre, outillage et procede de fabrication mettant en oeuvre un tel plateau
US20170284213A1 (en) * 2016-04-05 2017-10-05 MTU Aero Engines AG Seal segment assembly including mating connection for a turbomachine

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