FR3109182A1 - Ensemble d’etancheite pour une turbomachine - Google Patents

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Abstract

Ensemble d’étanchéité (1) pour une turbomachine comportant un premier élément (2) et un second élément (3), les premier et second éléments (2, 3) étant concentriques et en mouvement de rotation relatif l’un par rapport à l’autre autour d’un axe de rotation (X), ledit ensemble d’étanchéité (1) comprenant au moins une première léchette (4a) et un organe abradable (5), la première léchette (4a) étant de forme annulaire et portée par le premier élément (2), la première léchette (4a) s’étendant radialement vers l’organe abradable (5) et de manière continue autour de l’axe de rotation (X), l’organe abradable (5) étant de forme annulaire et porté par le second élément (3), l’organe abradable (5) s’étendant tangentiellement en regard de la première léchette (4a), la première léchette (4a) comprenant des portions angulaires primaires (11) s’étendant chacune tangentiellement suivant un secteur angulaire primaire (11’), lesdites portions angulaires primaires (11) présentant chacune en section transversale un premier profil constant, caractérisé en ce que la première léchette (4a) comprend des portions angulaires secondaires (13) s’étendant chacune tangentiellement suivant un secteur angulaire secondaire (13’), lesdites portions angulaires secondaires (13) présentant chacune en section transversale un second profil différent dudit premier profil, le nombre de portions angulaires secondaires (13) étant égal au nombre de portions angulaires primaires (11), les portions angulaires secondaires (13) étant intercalées entre les portions angulaires primaires (11). Figure pour l'abrégé : 2

Description

ENSEMBLE D’ETANCHEITE POUR UNE TURBOMACHINE
Domaine technique de l'invention
La présente invention se rapporte à un ensemble d’étanchéité pour une turbomachine.
Arrière-plan technique
Une turbomachine comprend de nombreux ensembles d’étanchéité dynamique, et autrement dit des ensembles d’étanchéité destinés à réaliser une étanchéité entre deux pièces dont l’une au moins est mobile.
On s’intéressera plus particulièrement aux ensembles d’étanchéité dynamique dans la suite de la présente demande.
Un tel ensemble d’étanchéité comprend par exemple un premier élément (ci-après appelé « élément de rotor ») mobile en rotation et un second élément (ci-après appelé « élément de stator ») fixe dans le repère de la turbomachine.
Plus précisément, l’élément de rotor comporte au moins une léchette et l’élément de stator comporte un organe abradable s’étendant autour de la léchette. La léchette est configurée pour coopérer avec l’organe abradable.
Un tel ensemble d’étanchéité permet de minimiser les fuites malgré les déplacements relatifs entre la léchette et l’organe abradable.
La léchette est montée avec un jeu radial par rapport à l’organe abradable. Lorsque la turbomachine est en fonctionnement, la léchette et l’organe abradable se déplacent (radialement et axialement) l’un par rapport à l’autre sous l’effet notamment des différentes sollicitations extérieures (thermiques, aérodynamiques, mécaniques, etc.).
Selon les régimes de fonctionnement de la turbomachine (décollage, croisière, etc.), le jeu radial est ainsi amené à se réduire et même devenir nul lors d’un contact entre la léchette et l’organe abradable. Les principaux contacts ont lieu lorsque la turbomachine est en rodage.
Lors d’un contact, la léchette pénètre et découpe l’organe abradable, générant ainsi des copeaux de matière.
Il est par exemple connu du document FR-B1-3071540 au nom de la demanderesse d’implanter une léchette présentant en section un profil constant sur 360°, le sommet de la léchette comprenant une rainure ouverte radialement vers l’extérieur. Une telle léchette améliore l’étanchéité de l’ensemble d’étanchéité en augmentant les turbulences générées.
Toutefois, une telle léchette présente des inconvénients.
En effet, lorsque la léchette rentre en contact avec l’organe abradable, la température des éléments de l’ensemble d’étanchéité s’élève rapidement et de manière significative. Cette importante montée en température est notamment provoquée par les nombreuses surfaces de contact (ou surfaces de frottement), l’accumulation de copeaux dans la rainure et l’absence d’éléments tranchants.
La température atteinte est d’autant plus importante que l’environnement dans lequel est placé l’ensemble d’étanchéité est chaud.
Un fonctionnement à haute température limite significativement la durée de vie des ensembles d’étanchéité et nécessite de les remplacer périodiquement.
En outre, l’échauffement significatif de l’ensemble d’étanchéité impose une température maximale à ne pas dépasser pour les différents environnements dans lesquels ils sont installés, au détriment des performances et sous peine d’avoir des usures prématurées.
L’objectif de la présente invention est donc de proposer un ensemble d’étanchéité limitant l’échauffement induit par le contact entre la léchette et l’organe abradable, tout en maximisant son étanchéité.
L’invention propose ainsi un ensemble d’étanchéité pour une turbomachine comportant un premier élément et un second élément, les premier et second éléments étant concentriques et en mouvement de rotation relatif l’un par rapport à l’autre autour d’un axe de rotation X, ledit ensemble d’étanchéité comprenant au moins une première léchette et un organe abradable, la première léchette étant de forme annulaire et portée par le premier élément, la première léchette s’étendant radialement vers l’organe abradable et de manière continue autour de l’axe de rotation X, l’organe abradable étant de forme annulaire et porté par le second élément, l’organe abradable s’étendant tangentiellement en regard de la première léchette, la première léchette comprenant des portions angulaires primaires s’étendant chacune tangentiellement suivant un secteur angulaire primaire, lesdites portions angulaires primaires présentant chacune en section transversale un premier profil constant, caractérisé en ce que la première léchette comprend des portions angulaires secondaires s’étendant chacune tangentiellement suivant un secteur angulaire secondaire, lesdites portions angulaires secondaires présentant chacune en section transversale un second profil différent dudit premier profil, le nombre de portions angulaires secondaires étant égal au nombre de portions angulaires primaires, les portions angulaires secondaires étant intercalées entre les portions angulaires primaires.
La léchette selon l’invention comprend ainsi une alternance (ou une succession alternée) de portions angulaires primaires et de portions angulaires secondaires, et autrement dit deux portions angulaires primaires successives sont séparées l’une de l’autre par une portion angulaire secondaire.
L’alternance de portions angulaires primaires et portions angulaires secondaires crée une discontinuité autour de l’axe de rotation X, propice à la découpe de l’organe abradable et à l’évacuation des copeaux de matière abradable, de manière à limiter l’échauffement induit par les contacts entre la léchette et l’organe abradable.
Une telle discontinuité permet également d’éviter les contacts prolongés entre la léchette et l’organe abradable, et ainsi de limiter également l’échauffement induit par les contacts.
En comparaison à l’art antérieur, de tels ensembles d’étanchéité présentent une durée de vie accrue et peuvent être installés dans des environnements présentant une température plus élevée, au bénéfice notamment des performances de la turbomachine.
La structure de l’organe abradable de tels ensembles d’étanchéité peut évoluée. En effet, la diminution de température permet d’envisager le remplacement des structures en nid d’abeille par des structures en couche compacte. Pour rappel, en comparaison aux structures en couche compacte, les structures en nid d’abeille résistent à des températures plus élevées mais induisent plus de perte de charge.
De tels ensembles d’étanchéité permettent également de limiter les dégagements de chaleur, et par conséquent de limiter la dilatation thermique des pièces environnantes. Les pièces environnantes présentent ainsi une durée de vie accrue.
L’ensemble d’étanchéité selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques et/ou étapes suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres :
- le second profil d’au moins une des portions angulaires secondaires varie d’une position angulaire à une autre ;
- chaque portion secondaire comprend au moins un bord vif ;
- chaque portion secondaire comprend un premier évidement ouvert radialement vers l’extérieur ;
- le premier évidement débouche sur au moins une surface latérale de la première léchette ;
- chaque portion secondaire comprend un second évidement symétrique au premier évidement par rapport à un plan médian M de la première léchette, le plan médian M étant perpendiculaire à l’axe de rotation X de l’ensemble d’étanchéité ;
- le premier évidement a la forme d’un segment circulaire ;
- le premier évidement forme un méplat sur une surface extérieure de la première léchette ;
- chaque portion secondaire comprend une plaquette rapportée sur une surface extérieure d’un corps de la première léchette ;
- la plaquette comprend une base en appui sur la surface extérieure du corps et deux ailes en regard s’étendant chacune depuis la base, chacune des ailes étant en appui sur une surface latérale du corps ;
- ledit ensemble d’étanchéité comprend une seconde léchette indépendante et distante axialement de la première léchette, l’organe abradable s’étendant tangentiellement en regard de la seconde léchette.
La présente invention concerne également une turbomachine comprenant au moins un ensemble d’étanchéité tel que décrit précédemment.
Brève description des figures
L’invention sera mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante faite à titre d’exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels :
la figure 1 est une vue schématique en coupe axiale d’une turbomachine ;
la figure 2 est une vue en perspective d’un ensemble d’étanchéité selon un premier mode de réalisation de l’invention ;
la figure 3 est une vue de face de l’ensemble de la figure 2 ;
la figure 4 est une vue de détail selon le repère C de la figure 3 ;
la figure 5 est une vue en coupe selon le plan de coupe A-A de la figure 4 ;
la figure 6 est une vue en coupe selon le plan de coupe B-B de la figure 3 ;
la figure 7 est une vue en perspective d’un ensemble d’étanchéité selon un second mode de réalisation de l’invention ;
la figure 8 est une vue de face de l’ensemble de la figure 7 ;
la figure 9 est une vue de détail selon le repère C de la figure 8 ;
la figure 10 est une vue en coupe selon le plan de coupe A-A de la figure 9 ;
la figure 11 est une vue en coupe selon le plan de coupe B-B de la figure 8 ;
la figure 12 est une vue en perspective d’une léchette d’un ensemble d’étanchéité selon un troisième mode de réalisation de l’invention ;
la figure 13 est une vue de détail en perspective de la léchette de la figure 12 ;
la figure 14 est une vue de détail de dessus de la léchette de la figure 12 ;
la figure 15 est une vue de détail de côté de la léchette de la figure 12 ;
la figure 16 est une vue de détail de face de la léchette de la figure 12 ;
la figure 17 est une vue en perspective d’une léchette d’un ensemble d’étanchéité selon un quatrième mode de réalisation de l’invention ;
la figure 18 est une vue de détail en perspective de la léchette de la figure 17 ;
la figure 19 est une vue de détail de dessus de la léchette de la figure 17 ;
la figure 20 est une vue de détail de côté de la léchette de la figure 17 ;
la figure 21 est une vue de détail de face de la léchette de la figure 17.
Description détaillée de l'invention
Sur la figure 1 est représentée une turbomachine à double flux 32 qui comprend classiquement d’amont en aval, dans le sens d’écoulement des gaz, une soufflante carénée 33 et un moteur comportant un compresseur basse pression 34, un compresseur haute pression 35, une chambre de combustion 36, une turbine haute pression 37 et une turbine basse pression 38. Les rotors du compresseur basse pression 34 et de la turbine basse pression 38 sont reliés par un arbre basse pression 39 et forment avec lui un corps basse pression. Les rotors du compresseur haute pression 35 et de la turbine haute pression 37 sont reliés par un arbre haute pression 40 et forment avec lui un corps haute pression. L’arbre basse pression 39 et l’arbre haute pression 40 sont coaxiales et mobiles en rotation autour d’un axe de rotation X’.
Le flux d’air généré par la soufflante est divisé, par une structure fixe de la turbomachine 32, en un flux d’air primaire F1 qui pénètre dans une veine primaire 41 du moteur et un flux d’air F2 secondaire qui s’écoule dans une veine secondaire 42 disposée autour du moteur.
Sur les figures 2 à 21 est représenté un ensemble d’étanchéité 1 pour une turbomachine 32 comportant un premier élément 2 et un second élément 3. Les premier et second éléments 2, 3 sont concentriques et en mouvement de rotation relatif l’un par rapport à l’autre autour d’un axe de rotation X. L’ensemble d’étanchéité 1 comprend au moins une léchette 4a-4d et un organe abradable 5. La léchette 4a-4d est de forme annulaire et portée par le premier élément 2. La léchette 4a-4d s’étend radialement vers l’organe abradable 5 et de manière continue autour de l’axe de rotation X. L’organe abradable 5 est de forme annulaire et porté par le second élément 3. L’organe abradable 5 s’étend tangentiellement en regard de la léchette 4a-4d.
Dans la présente demande, on entend par « axial » ou « axialement » toute direction parallèle à l’axe de rotation X, et par « radial » ou « radialement » toute direction perpendiculaire à l’axe de rotation X.
De même, par convention dans la présente demande, les termes « interne », « externe », « intérieur » et « extérieur » sont définis radialement par rapport à l’axe de rotation X.
Selon une première configuration, le premier élément 2 est mobile en rotation autour de l’axe de rotation X et le second élément 3 est fixe. Le second élément 3 s’étend autour du premier élément 2. Dans une telle configuration, le premier élément 2 de l’ensemble d’étanchéité est par exemple un flasque disposé entre deux roues mobiles d’une turbine 37, 28 de la turbomachine 32 et le second élément 3 est un distributeur de la turbine correspondante. Dans un tel exemple, l’axe de rotation X de l’ensemble d’étanchéité est coaxial avec l’axe de rotation X’ de la turbomachine 32.
Selon une seconde configuration, le premier élément est mobile en rotation autour de l’axe de rotation X et le second élément est fixe. Le premier élément s’étend autour du second élément.
Selon une troisième configuration, le premier élément est mobile en rotation suivant un premier sens de rotation et le second élément est mobile en rotation suivant un second sens de rotation qui est opposé au premier sens de rotation, les premier et second éléments étant ainsi contrarotatifs.
Les modes de réalisation illustrés sur les figures correspondent à la première configuration, à savoir le premier élément 2 est mobile en rotation autour de l’axe de rotation X et le second élément 3 est fixe. Le second élément 3 s’étend autour du premier élément 2.
Selon les modes de réalisation illustrés sur les figures, l’ensemble d’étanchéité 1 comprend une unique léchette 4a-4d.
L’ensemble d’étanchéité peut bien évidemment comprendre plusieurs léchettes. Les léchettes sont alors portées par le premier élément. L’organe abradable s’étend tangentiellement en regard des différentes léchettes. Avantageusement, chaque léchette comprend les caractéristiques techniques de l’invention.
Selon les modes de réalisation illustrés sur les figures, le premier élément 2 et la léchette 4a-4d forment la partie rotorique de l’ensemble d’étanchéité 1. Le premier élément 2 qui porte la léchette 4a-4d se présente sous la forme d’une semelle. La léchette 4a-4d est disposée à l’extérieur du premier élément 2. La léchette 4a-4d s’étend radialement vers l’extérieur depuis le premier élément 2, et autrement dit vers l’organe abradable 5. Le premier élément 2 est ici de section rectangulaire et venue de matière avec le corps de la léchette 4a-4d.
La léchette 4a-4d comprend un corps 7 annulaire s’étendant de manière continue autour de l’axe de rotation X. Le corps 7 comporte une base 8 accolée au premier élément 2 et un sommet défini par une surface extérieure 9. Le corps 7 est délimité latéralement par deux surfaces latérales 10.
Selon les modes de réalisation illustrés sur les figures, le second élément 3 et l’organe abradable 5 forment la partie statorique de l’ensemble d’étanchéité 1. Le second élément 3 qui porte l’organe abradable 5 se présente sous la forme d’une bague. L’organe abradable 5 est disposé à l’intérieur du second élément 3. L’organe abradable 5 s’étend autour de la léchette 4a-4d. Le second élément 3 est ici de section rectangulaire et distinct de l’organe abradable 5, l’organe abradable 5 étant ainsi rapporté sur le second élément 3.
L’organe abradable 5 est annulaire et est formé par de la matière abradable. Le second élément 3 et l’organe abradable 5 ne sont pas représentés sur les figures 12 à 21 pour des raisons de clarté, ils sont identiques sur l’ensemble des figures 2 à 21.
L’organe abradable 5 peut se présenter sous la forme d’une couche (un revêtement ou une garniture), homogène ou hétérogène, obtenue par projection thermique (notamment par projection plasma). La couche est par exemple réalisé dans un alliage CoNiCrAlY.
L’organe abradable 5 peut également se présenter sous la forme d’une structure alvéolaire ou en nid d’abeille.
Généralement, les structures en nid d’abeille présentent l’avantage de résister à des températures plus élevées que celles supportées par les structures en couche compacte. Toutefois, les structures en nid d’abeille induisent généralement une perte de charge supplémentaire liée à la présence des alvéoles.
La léchette 4a-4d comprend des portions angulaires primaires 11 (ci-après appelées « portions primaires ») s’étendant chacune tangentiellement suivant un secteur angulaire primaire 11’. Les portions primaires 11 présentent chacune en section transversale un premier profil 12 constant.
Selon les modes de réalisation illustrés sur les figures, le premier profil 12 constant et commun à l’ensemble des portions primaires 11 est sensiblement triangulaire (voir figure 6). Au niveau d’une portion primaire 11, le corps 7 de la léchette 4a-4d s’amincit alors progressivement depuis la base 8 jusqu’au sommet (défini par une surface extérieure 9).
Les modes de réalisation illustrés sur les figures ne sont en rien limitatifs, le premier profil 12 constant et commun à l’ensemble des portions primaires 11 pourrait bien évidemment présenté en section transversale une autre forme, par exemple trapézoïdale.
Le secteur angulaire primaire 11’ de chacune des portions primaires 11 est défini notamment par un angle au centre α. Les secteurs angulaires primaires 11’ sont représentés en pointillé sur les figures.
Selon l’invention, la léchette 4a-4d comprend également des portions angulaires secondaires 13 (ci-après appelées « portions secondaires ») s’étendant chacune tangentiellement suivant un secteur angulaire secondaire 13’. Les portions secondaires 13 présentent chacune en section transversale un second profil 14 différent du premier profil 12. Le nombre de portions angulaires secondaires 13 est égal au nombre de portions angulaires primaires 11. Les portions angulaires secondaires 13 sont intercalées entre les portions angulaires primaires 11.
La léchette 4a-4d selon l’invention comprend ainsi une alternance (ou une succession alternée) de portions primaires 11 et de portions secondaires 13, et autrement dit deux portions primaires 11 successives sont séparées l’une de l’autre par une portion secondaire 13.
L’alternance de portions primaires 11 et portions secondaires 13 crée une discontinuité autour de l’axe de rotation X, propice à la découpe de l’organe abradable 5 et à l’évacuation des copeaux de matière abradable. Une telle discontinuité permet également d’éviter les contacts prolongés entre la léchette 4a-4d et l’organe abradable 5, et ainsi de limiter l’échauffement induit par les contacts.
Le secteur angulaire secondaire 13’ de chacune des portions secondaires 13 est défini notamment par un angle au centre β. Les secteurs angulaires secondaires 13’ sont représentés en pointillé sur les figures.
Le nombre de portions primaires et secondaires par léchette peut varier et dépend de plusieurs paramètres, et notamment des matériaux, du second profil, de la vitesse de rotation du premier élément.
Les portions secondaires peuvent avoir des caractéristiques géométriques et dimensionnelles différentes.
Les portions secondaires peuvent être identiques par groupe (deux, trois, etc.) et réparties régulièrement autour de l’axe de rotation X, de manière à équilibrer le premier élément, et autrement dit éviter les balourds.
Avantageusement, l’ensemble des portions secondaires sont identiques les unes aux autres, de manière à équilibrer le premier élément.
Avantageusement, les portions secondaires sont réparties régulièrement autour de l’axe de rotation X, de manière à équilibrer le premier élément.
Avantageusement, la léchette présente un plan médian de symétrie M perpendiculaire à l’axe de rotation X, de manière à équilibrer le premier élément.
Le second profil 14 d’une portion secondaire 13 est différent du premier profil 12 commun aux portions primaires 11.
Le second profil d’une portion secondaire peut être constant d’une position angulaire à une autre.
Avantageusement, le second profil d’une portion secondaire varie d’une position angulaire à une autre. Une variation du second profil permet d’éviter les contacts prolongés entre la léchette et l’organe abradable.
Avantageusement, chaque portion secondaire comprend au moins un bord vif (bord tranchant, bord de coupe ou bord en saillie). Un tel bord permet de faciliter la découpe de l’organe abradable lors d’un contact, et ainsi de limiter l’échauffement induit par les contacts entre la léchette et l’organe abradable. Pour maximiser la découpe, le bord vif peut être parallèle à l’axe de rotation X ou incliné d’un angle aigu par rapport à l’axe de rotation X. Le bord vif peut par exemple être obtenu par ajout ou retrait de matière au niveau du corps de la léchette. Le bord vif peut également être obtenu par ajout d’une plaquette sur le corps de la léchette.
Chaque portion secondaire peut comprendre un premier évidement ouvert radialement vers l’extérieur. Le premier évidement de chaque portion secondaire peut déboucher sur au moins une surface latérale de la léchette. Le premier évidement de chaque portion secondaire peut avoir la forme d’un segment circulaire. Le premier évidement de chaque portion secondaire peut former un méplat sur une surface extérieure de la léchette.
Chaque portion secondaire peut comprendre un second évidement symétrique au premier évidement par rapport à un plan médian M de la léchette. Le plan médian M est perpendiculaire à l’axe de rotation X de l’ensemble d’étanchéité.
Le ou les évidements créent un ou plusieurs vides qui facilitent l’évacuation des copeaux de matière abradable hors de l’ensemble d’étanchéité, et par conséquent limitent l’échauffement induit par les contacts.
Chaque portion secondaire peut comprendre une plaquette rapportée sur une surface extérieure du corps de la léchette. La plaquette peut comprendre une base et deux ailes en regard s’étendant chacune depuis la base. La base est alors en appui sur la surface extérieure du corps et chacune des ailes est en appui sur une surface latérale du corps.
Selon le premier mode de réalisation illustré sur les figures 2 à 6, la léchette 4a de l’ensemble d’étanchéité 1 comprend trois portions secondaires 13 identiques réparties régulièrement autour de l’axe de rotation X. Le secteur angulaire secondaire 13’ de chaque portion secondaire 13 présente un angle au centre β d’environ 12°.
Tel qu’illustré sur les figures, et notamment la figure 5, chaque portion secondaire 13 présente en section transversale un second profil 14 en forme de T.
Plus précisément, chaque portion secondaire 13 comprend deux évidements 17a, 18a symétriques par rapport au plan médian M de la léchette 4a. Chaque portion secondaire 13 (ou secteur angulaire secondaire 13’) est délimitée angulairement par chacune des extrémités tangentielles des évidements 17a, 18a. Chaque évidement 17a, 18a est ouvert radialement vers l’extérieur et débouche sur une surface latérale 10 du corps 7 de la léchette 4a. Chaque évidement 17a, 18a est borgne (ou non débouchant), et autrement dit les deux évidements 17a, 18a ne communiquent pas l’un avec l’autre. Chaque évidement 17a, 18a a la forme d’un segment circulaire. Le corps 7 comprend ainsi une crête 21 centrale (centrée sur le plan médian M) délimitée latéralement par chacun des évidements 17a, 18a. Chaque évidement 17a, 18a est défini par un bord vif 15a. Le bord vif 15a de chaque évidement 17a, 18a présente un contour courbe fermée. Chaque évidement 17a, 18a comprend un fond 22 présentant ici un congé de raccordement 23.
Selon le second mode de réalisation illustré sur les figures 7 à 11, la léchette 4b de l’ensemble d’étanchéité 1 comprend quatre portions secondaires 13 identiques réparties régulièrement autour de l’axe de rotation X. Le secteur angulaire secondaire 13’ de chaque portion secondaire 13 présente un angle au centre β d’environ 25°.
Tel qu’illustré sur les figures, et notamment les figures 10 et 11, chaque portion secondaire 13 présente en section transversale un second profil 14 trapézoïdal.
Plus précisément, chaque portion secondaire 13 comprend un évidement 17b débouchant ou traversant. Chaque portion secondaire 13 (ou secteur angulaire secondaire 13’) est délimitée angulairement par chacune des extrémités tangentielles de l’évidement 17b. L’évidement 17b forme un méplat 24 (ou face plane) sur la surface extérieure 9 de la léchette 4b. Le méplat 24 est délimité tangentiellement par deux bords vifs 15b se présentant chacun sous la forme d’une arête vive. Les bords vifs 15b sont sensiblement parallèles à l’axe de rotation X.
Le second mode de réalisation présente l’avantage d’être simple de fabrication.
Selon le troisième mode de réalisation illustré sur les figures 12 à 16, la léchette 4c de l’ensemble d’étanchéité 1 comprend six portions secondaires 13 identiques réparties régulièrement autour de l’axe de rotation X. Le secteur angulaire secondaire 13’ de chaque portion secondaire 13 présente un angle au centre β d’environ 15°.
Tel qu’illustré sur les figures, chaque portion secondaire 13 présente en section transversale un second profil 14 complexe évolutif.
Plus précisément, chaque portion secondaire 13 comprend deux évidements 17c, 18c symétriques par rapport au plan médian M de la léchette 4c. Chaque portion secondaire 13 (ou secteur angulaire secondaire 13’) est délimitée angulairement par chacune des extrémités tangentielles des évidements 17c, 18c. Chaque évidement 17c, 18c est ouvert radialement vers l’extérieur et débouche sur une surface latérale 10 du corps 7 de la léchette 4c. Chaque évidement 17c, 18c est partiellement ou localement débouchant (ou traversant), de manière à former un passage 25 ou une communication entre les deux évidements 17c, 18c. Le corps 7 comprend ainsi une portion effilée 26 (ou crête) et une portion pointue 27 séparées l’une de l’autre par le passage 25 et bordés par les évidements 17c, 18c. La portion effilée 26 comprend un tronçon biconcave 28 et un tronçon biconvexe 29. Le tronçon biconcave 28 est adjacent à une portion primaire 11 et le tronçon biconvexe 29 est tangentiellement disposé entre le tronçon biconcave 28 et le passage 25. Le passage 25 est délimité tangentiellement par deux arêtes vives radiales, à savoir une première arête vive de la portion pointue 27 et une seconde arête vive du tronçon biconvexe 29 de la portion effilée 26. Chaque évidement 17c, 18c est défini par un bord vif 15c. Le bord vif 15c de chaque évidement 17c, 18c présente un contour courbe ouvert. Chaque évidement 17c, 18c comprend un fond 30 présentant ici un congé de raccordement 31.
Les évidements décrits dans les premier, second et troisième modes de réalisation peuvent être réalisés par usinage sur des machines-outils (par exemple une machine à commande numérique) via diverses opérations. Dans le cas où un revêtement protecteur est appliqué sur la ou les léchettes, les évidements pourront être usinés avant ou après le dépôt du revêtement protecteur.
Selon le quatrième mode de réalisation illustré sur les figures 17 à 21, la léchette 4d de l’ensemble d’étanchéité 1 comprend huit portions secondaires 13 identiques réparties régulièrement autour de l’axe de rotation X. Le secteur angulaire secondaire 13’ de chaque portion secondaire 13 présente un angle au centre β d’environ 10°.
Tel qu’illustré sur les figures, chaque portion secondaire 13 présente en section transversale un second profil 14 complexe constant.
Plus précisément, chaque portion secondaire 13 comprend une plaquette 16 rapportée sur la surface extérieure 9 du corps 7 de la léchette 4d. Chaque portion secondaire 13 (ou secteur angulaire secondaire 13’) est délimitée angulairement par chacune des extrémités tangentielles de la plaquette 16. La plaquette 16 présente en section transversale un profil en V. La plaquette 16 chevauche le corps 7 de la léchette 4d. La plaquette 16 comprend une base 19 et deux ailes 20 en regard s’étendant chacune depuis la base 19. La base 19 est alors en appui sur la surface extérieure 9 du corps 7 et chacune des ailes 20 est en appui sur une surface latérale 10 du corps 7. La plaquette 16 présente une épaisseur constante mais elle pourrait être évolutive. La base 19 est délimitée tangentiellement par deux bords vifs 15d se présentant chacun sous la forme d’une arête vive. Les bords vifs 15d sont sensiblement parallèles à l’axe de rotation X.
Pour l’ensemble des modes de réalisation, les éléments de l’ensemble d’étanchéité sont généralement réalisés dans un ou plusieurs matériaux résistants aux fortes chaleurs, par exemple un matériau métallique (alliage à haute performance ou superalliage) ou un matériau céramique.
Le ou les matériaux utilisés dépendent notamment de la température de l’environnement dans lequel l’ensemble d’étanchéité est placé.
La ou les léchettes peuvent comprendre un ou plusieurs revêtements protecteurs en surface. Le ou les revêtements protecteurs permettent généralement de protéger la léchette de l’usure et de la température lors des contacts. Le revêtement protecteur comprend par exemple du dioxyde de titane.
Le corps de la léchette peut être d’un seul tenant (ou en une pièce).

Claims (12)

  1. Ensemble d’étanchéité (1) pour une turbomachine (32) comportant un premier élément (2) et un second élément (3), les premier et second éléments (2, 3) étant concentriques et en mouvement de rotation relatif l’un par rapport à l’autre autour d’un axe de rotation (X), ledit ensemble d’étanchéité (1) comprenant au moins une première léchette (4a-4d) et un organe abradable (5), la première léchette (4a-4d) étant de forme annulaire et portée par le premier élément (2), la première léchette (4a-4d) s’étendant radialement vers l’organe abradable (5) et de manière continue autour de l’axe de rotation (X), l’organe abradable (5) étant de forme annulaire et porté par le second élément (3), l’organe abradable (5) s’étendant tangentiellement en regard de la première léchette (4a-4d), la première léchette (4a-4d) comprenant des portions angulaires primaires (11) s’étendant chacune tangentiellement suivant un secteur angulaire primaire (11’), lesdites portions angulaires primaires (11) présentant chacune en section transversale un premier profil (12) constant, caractérisé en ce que la première léchette (4a-4d) comprend des portions angulaires secondaires (13) s’étendant chacune tangentiellement suivant un secteur angulaire secondaire (13’), lesdites portions angulaires secondaires (13) présentant chacune en section transversale un second profil (14) différent dudit premier profil (12), le nombre de portions angulaires secondaires (13) étant égal au nombre de portions angulaires primaires (11), les portions angulaires secondaires (13) étant intercalées entre les portions angulaires primaires (11).
  2. Ensemble d’étanchéité (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second profil (14) d’au moins une des portions angulaires secondaires (13) varie d’une position angulaire à une autre.
  3. Ensemble d’étanchéité (1) selon l’une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que chaque portion secondaire (13) comprend au moins un bord vif (15a-15d).
  4. Ensemble d’étanchéité (1) selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque portion secondaire (13) comprend un premier évidement (17a-17c) ouvert radialement vers l’extérieur.
  5. Ensemble d’étanchéité (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que le premier évidement (17a-17c) débouche sur au moins une surface latérale (10) de la première léchette (4a-4c).
  6. Ensemble d’étanchéité (1) selon l’une des revendications 4 à 5, caractérisé en ce que chaque portion secondaire (13) comprend un second évidement (18a, 18c) symétrique au premier évidement (17a, 17c) par rapport à un plan médian (M) de la première léchette, le plan médian (M) étant perpendiculaire à l’axe de rotation (X) de l’ensemble d’étanchéité (1).
  7. Ensemble d’étanchéité (1) selon l’une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le premier évidement (17a) a la forme d’un segment circulaire.
  8. Ensemble d’étanchéité (1) selon l’une des revendications 4 à 5, caractérisé en ce que le premier évidement (17b) forme un méplat (24) sur une surface extérieure (9) de la première léchette (4b).
  9. Ensemble d’étanchéité (1) selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque portion secondaire (13) comprend une plaquette (16) rapportée sur une surface extérieure (9) d’un corps (7) de la première léchette (4d).
  10. Ensemble d’étanchéité (1) selon la revendication 9, caractérisé en ce que la plaquette (16) comprend une base (19) en appui sur la surface extérieure (9) du corps (7) et deux ailes (20) en regard s’étendant chacune depuis la base (19), chacune des ailes (20) étant en appui sur une surface latérale (10) du corps (7).
  11. Ensemble d’étanchéité (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit ensemble d’étanchéité (1) comprend une seconde léchette indépendante et distante axialement de la première léchette (4a-4d), l’organe abradable (5) s’étendant tangentiellement en regard de la seconde léchette.
  12. Turbomachine (32) comprenant au moins un ensemble d’étanchéité (1) selon l’une des revendications précédentes.
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