FR3111383A1 - Système pour étage redresseur de turbomachine d’aéronef - Google Patents

Système pour étage redresseur de turbomachine d’aéronef Download PDF

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Abstract

La présente invention concerne un système pour étage redresseur de turbomachine d’aéronef comprenant un anneau (10) et un élément compressible (20). L’anneau (10) est d’une seule pièce sur 360°. L’anneau (10) comprend une rainure (16) agencée pour recevoir une patte (33) de secteur d’aubes (30), la rainure (16) comprenant une gorge (15) et se terminant, à l’opposé de la gorge (15), par une butée (12). L’élément compressible (20) est situé dans la gorge (15) et agencé pour repousser la patte (33) contre la butée (12). Figure pour l’abrégé : Figure 1

Description

SYSTÈME POUR ÉTAGE REDRESSEUR DE TURBOMACHINE D’AÉRONEF
Domaine technique de l’invention
La présente invention concerne un système pour étage redresseur de turbomachine d’aéronef.
Arrière-plan technique
Le document FR3004214 décrit un étage redresseur de turbomachine. Ce document décrit un joint d’étanchéité à labyrinthe formé d’un matériau abradable coopérant avec des léchettes, et réduisant le passage de gaz entre le rotor et le stator.
Un objet de la présente invention est d’améliorer l’étanchéité entre l’aval et l’amont d’un étage redresseur.
A cet effet, l’invention propose un système pour étage redresseur de turbomachine d’aéronef comprenant un anneau d’une seule pièce et s’étendant sur une circonférence de 360°, l’anneau comprenant une rainure agencée pour recevoir une patte de secteur d’aubes, la rainure comprenant une gorge et se terminant, au moins sur une partie de la circonférence de l’anneau, à l’opposé de la gorge, par une butée, le système comprenant un élément compressible situé, au moins partiellement, dans la gorge et agencé pour repousser la patte contre la butée.
Dans le système selon l’invention, la patte du secteur d’aubes est repoussée jusqu’à ce qu’elle rencontre la butée de l’anneau. Ainsi, il n’existe pas d’espacement entre la patte du secteur d’aubes et la butée de l’anneau, ce qui permet que la jonction entre le secteur d’aubes et l’anneau soit étanche. En outre, le fait que l’anneau soit d’une seule pièce sur 360° permet d’éviter les fuites entres les différentes parties de l’anneau.
L’anneau porte préférentiellement un matériau abradable.
Dans le cadre du présent document, le terme axial signifie parallèle à l’axe de rotation de l’arbre de la turbomachine.
Dans le cadre du présent document, les termes amont et aval sont définis par rapport au sens de circulation du flux d'air ou de gaz au travers de l'étage redresseur.
Préférentiellement, l’élément compressible est un ressort, ou est un dans un matériau élastique. Par exemple, l’élément compressible peut être un joint ressort.
Le système selon l’invention comprend de préférence une pluralité de secteurs d’aubes. Les secteurs d’aubes comprennent une ou plusieurs aubes. Ils peuvent être des premiers secteurs d’aubes comprenant chacun une patte dont une première extrémité est apte à s’engager dans la gorge.
Dans un mode de réalisation, l’élément compressible est annulaire. Ainsi, il est présent sur toute la circonférence de l’anneau. Il est préférentiellement d’une seule pièce. Néanmoins, il pourrait être fait de parties discrètes réparties le long de la circonférence de l’anneau tout en restant dans le cadre de l’invention.
Dans un mode de réalisation, la gorge se termine par la butée sur toute la circonférence de l’anneau.
Dans un mode de réalisation, le système est agencé pour que les secteurs d’aubes puissent pivoter lors de l’insertion de la patte dans la rainure lorsque l’élément compressible est compressé par une première extrémité de la patte.
Dans un mode de réalisation, la rainure comprend un élargissement de son ouverture sur une partie de la circonférence de l’anneau. Un tel élargissement aide à insérer les secteurs d’aubes dans la rainure. Ils sont insérés au niveau de l’élargissement puis coulissés circonférentiellement jusqu’à leur place.
Dans un mode de réalisation, le système comprend un secteur d’aubes de blocage comprenant une patte de blocage dont une première extrémité est trop étendue radialement pour s’engager dans la gorge, de sorte que la patte ne peut être reçue dans la rainure que dans la partie de la circonférence de l’anneau qui comprend l’élargissement de l’ouverture de la rainure. Cela permet un blocage circonférentiel de l’anneau par rapport au secteur d’aubes de blocage, et donc par rapport à l’ensemble des secteurs d’aubes.
Dans un mode de réalisation, la patte de blocage a une étendue circonférentielle telle qu’elle est bloquée, circonférentiellement, dans la partie de la circonférence de l’anneau qui comprend l’élargissement de l’ouverture de la rainure. Ainsi, la patte de blocage est bloquée en rotation dans les deux sens de rotation.
L’invention propose en outre un étage redresseur de turbomachine d’aéronef, une turbomachine ou un aéronef comprenant un système selon l’un quelconque des modes de réalisation de l’invention.
L’invention propose en outre un procédé d’assemblage d’un étage redresseur de turbomachine d’aéronef comprenant les étapes suivantes :
  • fournir une pluralité de secteurs d’aubes, chacun comprenant une patte,
  • fournir un anneau d’une seule pièce et s’étendant sur une circonférence de 360°, l’anneau comprenant une rainure agencée pour recevoir les pattes des secteurs d’aubes, la rainure comprenant une gorge et se terminant, au moins sur une partie de la circonférence de l’anneau, à l’opposé de la gorge, par une butée,
  • placer un élément compressible dans la gorge, l’élément compressible étant agencé pour repousser les pattes (33) contre la butée, et
  • insérer les pattes des secteurs d’aubes dans la rainure.
Dans un mode de réalisation, la rainure comprend un élargissement de son ouverture sur une partie de la circonférence de l’anneau, la pluralité de secteurs d’aubes comprend des premiers secteurs d’aubes dont la patte a une première extrémité apte à s’engager dans la gorge, et un secteur d’aubes de blocage dont la patte est une patte de blocage ayant une première extrémité trop étendue radialement pour s’engager dans la gorge, de sorte que la patte ne peut être reçue dans la rainure que dans la partie de la circonférence de l’anneau qui comprend l’élargissement de l’ouverture de la rainure, et l’étape d’insérer les pattes des secteurs d’aubes dans la rainure comprend d’insérer, pour chaque premier secteur d’aubes, la patte dans la rainure sur la partie de la circonférence de l’anneau qui comprend l’élargissement, puis de faire coulisser circonférentiellement le premier secteur d’aubes, et puis, d’insérer la patte du secteur d’aubes de blocage, dans la rainure sur la partie de la circonférence de l’anneau qui comprend l’élargissement.
Brève description des figures
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux figures annexées parmi lesquelles :
la figure 1 est une vue en coupe d’un système selon un premier mode de réalisation de l’invention,
la figure 2 est une vue tridimensionnelle d’un système selon le premier mode de réalisation de l’invention,
la figure 3 est une vue tridimensionnelle d’un système selon le premier mode de réalisation de l’invention,
la figure 4 est une vue en coupe d’un système selon un premier mode de réalisation de l’invention, pour un secteur d’aubes de blocage,
la figure 5 est une vue tridimensionnelle d’un système selon le premier mode de réalisation de l’invention, pour un secteur d’aubes de blocage, au niveau d’un élargissement de la rainure,
la figure 6 est une vue en coupe d’un système selon un deuxième mode de réalisation de l’invention,
la figure 7 est une vue tridimensionnelle d’un système selon le deuxième mode de réalisation de l’invention, et
la figure 8 est une vue en coupe d’un système selon un deuxième mode de réalisation de l’invention, au niveau d’un élargissement de la rainure.
Description détaillée de l’invention
La présente invention est décrite avec des réalisations particulières et des références à des figures mais l’invention n’est pas limitée par celles-ci. Les dessins ou figures décrits ne sont que schématiques et ne sont pas limitants.
Dans le contexte du présent document, les termes « premier » et « deuxième » servent uniquement à différencier les différents éléments et n'impliquent pas d'ordre entre ces éléments.
Sur les figures, les éléments identiques ou analogues peuvent porter les mêmes références.
Le système selon l’invention est prévu pour faire partie d’un étage redresseur d’un compresseur haute pression ou basse pression de turbomachine d’aéronef. L'étage redresseur s'étend autour d'une partie de rotor 40 qui porte des léchettes 41 annulaires externes destinées à coopérer avec un matériau abradable 60 porté par un anneau 10. L’anneau 10 est d’une seule pièce sur 360°. Le système selon l’invention, outre l’anneau 10, comprend préférentiellement des secteurs d’aubes 30 comprenant chacun une ou plusieurs aube(s) 31, au moins une jambe 32, et au moins une patte 33. La jambe 32 est un élément radial faisant partie de la fixation entre la patte 33 et les aubes 31. L’anneau 10 est maintenu sur les secteurs d’aubes 30 par une rainure 16 dans laquelle sont insérées les pattes 33 des secteurs d’aubes 30. La rainure 16 débouche, préférentiellement sur toute la circonférence externe de l’anneau 10, par une ouverture radiale.
La rainure 16 comprend une gorge 15 axiale, préférentiellement vers l’amont 101. Sur au moins sur une partie de la circonférence de l’anneau 10, la rainure 16 est délimitée, du côté opposé à la gorge 15 (c’est-à-dire préférentiellement vers l’aval 102) par une butée 12. Elle est délimitée vers l’amont 101, par une paroi amont 11, et radialement vers l’intérieur, par une paroi interne 14 portant le matériau abradable 60 en contact avec les léchettes 41. La gorge 15 est délimitée radialement vers l’extérieur par une paroi externe 13.
Le système selon l’invention comprend également un élément compressible 20 situé, au moins partiellement, dans la gorge 15. Il est préférentiellement annulaire, par exemple formé d’un joint annulaire. Lorsque la patte 33 est dans la rainure 16, sa première extrémité 35 (de préférence son extrémité amont) compresse axialement l’élément compressible 20, qui, en réaction, pousse la patte 33 de façon à ce que sa deuxième extrémité 34 (de préférence son extrémité aval) bute contre la butée 12.
Lors de l’insertion de la patte 33 dans la rainure 16, la première extrémité 35 compresse l’élément compressible 20 puis le secteur d’aubes 30 est pivoté (par exemple selon un axe perpendiculaire au plan des figures 1 et 4) jusqu’à ce que la patte 33 touche la paroi interne 14. Le secteur d’aubes 30 se met alors en place avec sa deuxième extrémité 34 en contact avec la butée 12, par extension de l’élément compressible 20 lorsque la pression sur celui-ci est relâchée.
Dans un mode de réalisation de l’invention, l’extrémité aval de l’anneau 10 comprend une protubérance 19 s’étendant radialement vers l’intérieur. L’extrémité aval du secteur d’aubes 30 comprend une protubérance 39 s’étendant radialement vers l’intérieur. La protubérance 19 de l’anneau 10 est bloquée vers l’aval par la protubérance 39 du secteur d’aubes 30, mais il existe un jeu entre ces protubérances 19, 39 qui permet un passage d’air 70. L’invention, grâce à l’accolement mécanique entre la patte 33 et la butée 12, permet que cet air 70 ne s’écoule pas vers l’amont.
Le système selon l’invention comprend préférentiellement des premiers secteurs d’aubes 30 dont la première extrémité 35 est apte à s’engager dans la gorge 15. Le système selon l’invention peut en outre comprendre au moins un secteur d’aubes 30b de blocage dont la première extrémité 35 est trop étendue radialement pour s’engager dans la gorge 15. Un des premiers secteurs d’aubes 30 est notamment illustré à la figure 1, et un secteur d’aubes 30b de blocage est illustré à la figure 4. On voit que l’étendue radiale 330 de la première extrémité 35 de la patte 33 du premier secteur d’aubes 30 est plus faible que l’étendue radiale 330b de la première extrémité 35b de la patte 33b du secteur d’aubes de blocage 30b.
Comme illustré aux figures 2, 3, 4, 5, 7 et 8, la rainure 16 comprend préférentiellement un élargissement 50 de son ouverture sur une partie 51 de la circonférence de l’anneau 10. De préférence, l’étendue circonférentielle du secteur d’aubes de blocage 30b est égale à l’étendue circonférentielle de l’élargissement 50, de façon à ce que l’anneau 10 soit bloqué en rotation par le secteur d’aubes de blocage 30b dans les deux sens de rotation.
L’élargissement peut être formé, par exemple, par une découpe de la paroi externe 13. Ainsi, comme illustré par la comparaison entre les figures 1 et 4, l’étendue axiale 130 de la paroi externe 13 est plus faible sur la partie 51 de la circonférence de l’anneau 10 qui comprend l’élargissement 50. Ainsi, la patte 33b du secteur d’aubes 30b de blocage ne peut être reçue que dans la partie de la rainure 16 qui comprend l’élargissement 50, comme illustré à la figure 5.
L’élargissement peut également être formé, par exemple, par une découpe de la butée 12, comme illustré aux figures 7 et 8.
Les figures 1 à 5 illustrent un système selon un premier mode de réalisation de l’invention. Les figures 6 à 8 illustrent un système selon un deuxième mode de réalisation de l’invention. Dans le premier mode de réalisation de l’invention, la deuxième extrémité 34 de la patte 33 est dans la continuité radiale de la jambe 32, alors que dans le deuxième mode, la deuxième extrémité 34 de la patte 33 est en saillie axialement par rapport à la jambe 32. En d’autres termes, dans le premier mode de réalisation, la patte 33 a une forme de L (figure 1), alors qu’elle a une forme de T dans le deuxième mode de réalisation (figure 6).
L’élargissement formé par la découpe de la paroi externe 13 est illustré en combinaison avec le premier mode de réalisation de l’invention, mais pourrait être utilisé avec le deuxième. L’élargissement formé par la découpe de la butée 12 est illustré en combinaison avec le deuxième mode de réalisation de l’invention, mais pourrait être utilisé avec le premier.
Un système selon l’invention peut être assemblé en insérant les pattes 33 des secteurs d’aubes 30 dans la rainure 16.
Préférentiellement, les pattes 33 des secteurs d’aubes 30 sont insérées dans la rainure 16 au niveau de l’élargissement 50 puis les secteurs d’aubes 30 sont glissés circonférentiellement. La figure 2 illustre un moment où le secteurd’aubes 30 est glissé à partir de la partie 51 de la circonférence de l’anneau 10 comprenant l’élargissement 50. La figure 3 illustre un moment peu après la figure 2, où le secteur d’aubes 30 continue à être glissé circonférentiellement jusqu’à rejoindre sa position.
Si la rainure 16 comprend ledit élargissement 50 et que le système comprend, outre les premiers secteurs d’aubes 30, le secteur d’aubes 30b de blocage, les pattes 33 des premiers secteurs d’aubes 30 sont insérées au niveau de l’élargissement 50 puis ils sont glissés circonférentiellement, puis la patte 33b du secteur d’aubes de blocage 30b est insérée dans la rainure 16 sur la partie 51 de la circonférence de l’anneau 10 qui comprend l’élargissement 50.
En d'autres termes, l'invention concerne un système pour étage redresseur de turbomachine d’aéronef comprenant un anneau 10 et un élément compressible 20. L’anneau 10 est d’une seule pièce sur 360°. L’anneau 10 comprend une rainure 16 agencée pour recevoir une patte 33 de secteur d’aubes 30, la rainure 16 comprenant une gorge 15 et se terminant, à l’opposé de la gorge 15, par une butée 12. L’élément compressible 20 est situé dans la gorge 15 et agencé pour repousser la patte 33 contre la butée 12.
La présente invention a été décrite en relation avec des modes de réalisations spécifiques, qui ont une valeur purement illustrative et ne doivent pas être considérés comme limitatifs. D’une manière générale, la présente invention n’est pas limitée aux exemples illustrés et/ou décrits ci-dessus. L’usage des verbes « comprendre », « inclure », « comporter », ou toute autre variante, ainsi que leurs conjugaisons, ne peut en aucune façon exclure la présence d’éléments autres que ceux mentionnés. L’usage de l’article indéfini « un », « une », ou de l’article défini « le », « la » ou « l’ », pour introduire un élément n’exclut pas la présence d’une pluralité de ces éléments. Les numéros de référence dans les revendications ne limitent pas leur portée.

Claims (10)

  1. Système pour étage redresseur de turbomachine d’aéronef comprenant un anneau (10) d’une seule pièce et s’étendant sur une circonférence de 360°, l’anneau (10) comprenant une rainure (16) agencée pour recevoir une patte (33) de secteur d’aubes (30), la rainure (16) comprenant une gorge (15) et se terminant, au moins sur une partie de la circonférence de l’anneau (10), à l’opposé de la gorge (15), par une butée (12),
    caractérisé en ce que le système comprend un élément compressible (20) situé, au moins partiellement, dans la gorge (15) et agencé pour repousser la patte (33) contre la butée (12).
  2. Système selon la revendication 1, dans lequel l’élément compressible (20) est annulaire.
  3. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, agencé pour que les secteurs d’aubes (30) puissent pivoter lors de l’insertion de la patte (33) dans la rainure (16) lorsque l’élément compressible (20) est compressé par une première extrémité (35) de la patte (33).
  4. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la rainure (16) comprend un élargissement (50) de son ouverture sur une partie (51) de la circonférence de l’anneau (10).
  5. Système selon la revendication précédente, comprenant un secteur d’aubes de blocage (30b) comprenant une patte de blocage (33b) dont une première extrémité (35b) est trop étendue radialement pour s’engager dans la gorge (15), de sorte que la patte (33b) ne peut être reçue dans la rainure (16) que dans la partie (51) de la circonférence de l’anneau (10) qui comprend l’élargissement (50) de l’ouverture de la rainure (16).
  6. Système selon la revendication 5, dans lequel la patte de blocage (33b) a une étendue circonférentielle telle qu’elle est bloquée, circonférentiellement, dans la partie (51) de la circonférence de l’anneau (10) qui comprend l’élargissement de l’ouverture de la rainure (16).
  7. Etage redresseur de turbomachine d’aéronef comprenant un système selon l’une quelconque des revendications précédentes.
  8. Turbomachine d’aéronef comprenant un étage redresseur selon la revendication précédente.
  9. Procédé d’assemblage d’un étage redresseur de turbomachine d’aéronef comprenant les étapes suivantes :
    • fournir une pluralité de secteurs d’aubes (30), chacun comprenant une patte (33),
    • fournir un anneau (10) d’une seule pièce et s’étendant sur une circonférence de 360°, l’anneau (10) comprenant une rainure (16) agencée pour recevoir les pattes (33) des secteurs d’aubes (30), la rainure (16) comprenant une gorge (15) et se terminant, au moins sur une partie de la circonférence de l’anneau (10), à l’opposé de la gorge (15), par une butée (12),
    • placer un élément compressible (20) dans la gorge (15), l’élément compressible (20) étant agencé pour repousser les pattes (33) contre la butée (12), et
    • insérer les pattes (33) des secteurs d’aubes (30) dans la rainure (16).
  10. Procédé d’assemblage selon la revendication précédente,
    dans lequel la rainure (16) comprend un élargissement (50) de son ouverture sur une partie (51) de la circonférence de l’anneau (10),
    dans lequel la pluralité de secteurs d’aubes (30) comprend :
    • des premiers secteurs d’aubes (30) dont la patte (33) a une première extrémité (35) apte à s’engager dans la gorge (15), et
    • un secteur d’aubes de blocage (30b) dont la patte (33) est une patte de blocage (33b) ayant une première extrémité (35b) trop étendue radialement pour s’engager dans la gorge (15), de sorte que la patte (33b) ne peut être reçue dans la rainure (16) que dans la partie (51) de la circonférence de l’anneau (10) qui comprend l’élargissement (50) de l’ouverture de la rainure (16), et
    dans lequel l’étape d’insérer les pattes (33) des secteurs d’aubes (30) dans la rainure (16) comprend :
    • d’insérer, pour chaque premier secteur d’aubes (30), la patte (33) dans la rainure (16) sur la partie (51) de la circonférence de l’anneau (10) qui comprend l’élargissement (50), puis de faire coulisser circonférentiellement le premier secteur d’aubes (30), et puis,
    • d’insérer la patte (33b) du secteur d’aubes de blocage (30b), dans la rainure (16) sur la partie (51) de la circonférence de l’anneau (10) qui comprend l’élargissement (50).
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