FR3115568A1 - Ensemble de turbine de turbomachine - Google Patents

Ensemble de turbine de turbomachine Download PDF

Info

Publication number
FR3115568A1
FR3115568A1 FR2011002A FR2011002A FR3115568A1 FR 3115568 A1 FR3115568 A1 FR 3115568A1 FR 2011002 A FR2011002 A FR 2011002A FR 2011002 A FR2011002 A FR 2011002A FR 3115568 A1 FR3115568 A1 FR 3115568A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
annular wall
seal
annular
connecting member
turbine assembly
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR2011002A
Other languages
English (en)
Other versions
FR3115568B1 (fr
Inventor
Eric Conete
Benoit Carrere
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Safran Ceramics SA
Original Assignee
Safran Ceramics SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Safran Ceramics SA filed Critical Safran Ceramics SA
Priority to FR2011002A priority Critical patent/FR3115568B1/fr
Publication of FR3115568A1 publication Critical patent/FR3115568A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR3115568B1 publication Critical patent/FR3115568B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02K—JET-PROPULSION PLANTS
    • F02K1/00—Plants characterised by the form or arrangement of the jet pipe or nozzle; Jet pipes or nozzles peculiar thereto
    • F02K1/04—Mounting of an exhaust cone in the jet pipe
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02K—JET-PROPULSION PLANTS
    • F02K1/00—Plants characterised by the form or arrangement of the jet pipe or nozzle; Jet pipes or nozzles peculiar thereto
    • F02K1/78—Other construction of jet pipes
    • F02K1/80—Couplings or connections
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02K—JET-PROPULSION PLANTS
    • F02K1/00—Plants characterised by the form or arrangement of the jet pipe or nozzle; Jet pipes or nozzles peculiar thereto
    • F02K1/78—Other construction of jet pipes
    • F02K1/80—Couplings or connections
    • F02K1/805—Sealing devices therefor, e.g. for movable parts of jet pipes or nozzle flaps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/60—Assembly methods
    • F05D2230/64—Assembly methods using positioning or alignment devices for aligning or centring, e.g. pins
    • F05D2230/642—Assembly methods using positioning or alignment devices for aligning or centring, e.g. pins using maintaining alignment while permitting differential dilatation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/94—Functionality given by mechanical stress related aspects such as low cycle fatigue [LCF] of high cycle fatigue [HCF]
    • F05D2260/941—Functionality given by mechanical stress related aspects such as low cycle fatigue [LCF] of high cycle fatigue [HCF] particularly aimed at mechanical or thermal stress reduction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/96—Preventing, counteracting or reducing vibration or noise
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00—Materials; Properties thereof
    • F05D2300/60—Properties or characteristics given to material by treatment or manufacturing
    • F05D2300/603—Composites; e.g. fibre-reinforced
    • F05D2300/6033—Ceramic matrix composites [CMC]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Gasket Seals (AREA)

Abstract

Ensemble de turbine de turbomachine d’axe longitudinal comprenant un carter d’échappement (30), un cône d’éjection (40) agencé en aval du carter d’échappement (30), le cône d’éjection (30) comprenant une paroi annulaire externe (42) d’écoulement d’un flux d’air primaire et un caisson acoustique (44) agencé radialement à l’intérieur de ladite paroi annulaire externe (42), le caisson acoustique (44) comprenant au moins une paroi annulaire radialement interne (46), un organe de liaison (50) intercalé longitudinalement entre le carter d’échappement (30) et la paroi annulaire interne (46) du cône d’éjection (40), l’organe de liaison (50) étant fixé au carter d’échappement (30) et à la paroi annulaire interne (46), dans lequel un joint d’étanchéité (80) annulaire est porté par l’organe de liaison (50), la paroi annulaire externe (42) étant en appui radial, au niveau d’une extrémité amont, sur le joint d’étanchéité (80). Figure de l’abrégé : Figure 3

Description

ENSEMBLE DE TURBINE DE TURBOMACHINE
La présente divulgation se rapporte à un ensemble de turbine de turbomachine. Elle se rapporte également à une turbine comprenant un tel ensemble, à une turbomachine comprenant une telle turbine.
Classiquement, telle que représentée à la , une turbomachine 10 de type turboréacteur à double flux comporte, de l’amont vers l’aval dans le sens de circulation des gaz au sein de la turbomachine 10, une soufflante 12, un compresseur basse pression 14a, un compresseur haute pression 14b, une chambre de combustion 16, une turbine haute pression 18a, une turbine basse pression 18b et une tuyère d’échappement 20. Le compresseur haute-pression 14b et le compresseur basse-pression 14a sont respectivement reliés à une turbine haute-pression 18a et une turbine basse-pression 18b par un arbre respectif s’étendant selon la direction longitudinale X de rotation des arbres de la turbomachine. Dans la suite, les qualificatifs d’orientation, tels que « longitudinal », « radial » et « circonférentiel » sont définis par référence à l’axe longitudinal X.
Le flux d’air entrant dans la turbomachine est divisé, en aval de la soufflante 12, en un flux d’air annulaire primaire entrant dans une veine annulaire 22a dite primaire, et en un flux d’air annulaire secondaire, entrant dans une veine annulaire 22b dite secondaire qui entoure la veine d’air annulaire primaire 22a. Les compresseurs basse et haute pression 14a, 14b, la chambre de combustion 16, et les turbines haute pression 18a et basse pression 18b, sont situés pour les parties travaillantes dans la veine annulaire primaire 22a.
Un carter d’échappement 30 est situé directement en sortie de la turbine basse pression 18b. Le carter d’échappement 30 comprend une virole radialement interne 32 et une virole radialement externe 34. Un espace annulaire formé entre la virole interne 32 et la virole externe 34 forme une partie de la veine annulaire primaire 22a en sortie de la turbine basse pression 14b.
La tuyère d’échappement 20, ou tuyère d’éjection, d’une turbomachine 10 comporte classiquement un ensemble permettant d’optimiser l'écoulement des gaz chauds issus de la turbine. Cet ensemble peut également avoir pour fonction d’absorber au moins une partie du bruit engendré par l'interaction de ces gaz chauds avec l'air ambiant et avec le flux d'air froid issu de la soufflante, une partie du bruit basses fréquences produit au niveau de la chambre de combustion et/ou une partie du bruit hautes fréquences produit au niveau de turbine.
Cet ensemble comporte un cône d'éjection 40, représenté à la , comprenant une partie amont 40a, de forme sensiblement cylindrique, et une partie aval 40b de forme conique. La partie amont 40a est formée par une paroi annulaire radialement externe 42 et un caisson acoustique 44 agencé radialement à l’intérieur de la paroi annulaire externe 42. Le caisson acoustique 44 comprend au moins une paroi annulaire radialement interne 46. Le caisson acoustique 44 peut comprendre une pluralité de cloisons s’étendant entre la paroi annulaire interne 46 et la paroi annulaire externe 42 de sorte à former une structure alvéolaire permettant un traitement acoustique. Le caisson acoustique 44 peut comprendre plusieurs parois annulaires radialement internes permettant chacune un traitement acoustique spécifique. La face radialement externe de la paroi annulaire externe 42 de la partie amont 40a et la face radialement externe de la partie aval conique 40b délimitent, radialement à l’intérieur, la veine annulaire primaire 22a, au niveau du cône d’éjection 40.
Le cône d’éjection 40 est relié à l’amont au carter d’échappement 30 par un organe de liaison 50 intercalé longitudinalement entre le carter d’échappement 30 et le cône d’éjection 40. L’extrémité amont du cône d’éjection 40 est reliée à la virole interne 32 du carter d’échappement 30.
En raison des gradients de températures importants s’exerçant entre les parois annulaires interne et externe 42, 46, il est connu de découpler mécaniquement la paroi annulaire externe 42 de la paroi annulaire interne 46, à l’amont, notamment lorsque les parois annulaires interne et externe 42, 46 sont réalisées en un matériau composite à matrice céramique qui, bien que léger et présentant une capacité à haute température supérieure aux alliages métalliques, est un matériau qui présente un faible allongement à rupture. Ceci a pour effet de limiter les contraintes thermomécaniques s’appliquant à la paroi annulaire externe 42. Pour ce faire, la paroi annulaire interne 46 est reliée solidairement à l’organe de liaison 50 tandis que l’extrémité amont de la paroi annulaire externe 42 est libre afin d’autoriser une libre dilation de la paroi annulaire externe 42 relativement à la paroi annulaire interne 46. Ainsi, une portion amont de la paroi annulaire externe 42 est disposée radialement en regard d’une face radialement externe de l’organe de liaison 50.
Toutefois, un tel agencement présente l’inconvénient de former un jeu radial entre la face radialement externe de l’organe de liaison 50 et la portion amont de la paroi annulaire externe 42. Ce jeu radial induit une recirculation d’air vers l’intérieur du caisson acoustique, c’est-à-dire entre les parois annulaires interne et externe 42, 46, des gaz chauds sortant de la turbine basse pression 14b au niveau de la jonction entre le carter d’échappement 30 et le cône d’éjection 40, ce qui diminue le rendement de la turbine et peut réduire l’efficacité du caisson acoustique 44.
Résumé
Il est proposé un ensemble de turbine de turbomachine d’axe longitudinal comprenant :
- un carter d’échappement,
- un cône d’éjection agencé en aval du carter d’échappement, le cône d’éjection comprenant une paroi annulaire externe d’écoulement d’un flux d’air primaire et un caisson acoustique agencé radialement à l’intérieur de ladite paroi annulaire externe, le caisson acoustique comprenant au moins une paroi annulaire radialement interne,
- un organe de liaison intercalé longitudinalement entre le carter d’échappement et la paroi annulaire interne du cône d’éjection, l’organe de liaison étant fixé au carter d’échappement et à la paroi annulaire interne,
dans lequel un joint d’étanchéité annulaire est porté par l’organe de liaison, la paroi annulaire externe étant en appui radial, au niveau d’une extrémité amont, sur le joint d’étanchéité.
Ainsi, la circulation du flux d’air primaire vers un espace du caisson acoustique situé entre la paroi annulaire externe et la paroi annulaire interne est limitée, voire empêchée, au niveau de la jonction entre le carter d’échappement et la paroi annulaire externe.
Une telle configuration permet en outre de conserver une libre dilatation de l’extrémité amont de la paroi annulaire externe en réponse aux gradients thermiques puisque l’extrémité amont de la paroi annulaire externe est uniquement en appui radial sur le joint d’étanchéité. Ainsi, les contraintes thermomécaniques s’exerçant sur l’extrémité amont de la paroi annulaire externe sont réduites.
L’organe de liaison peut comprendre une gorge annulaire dans laquelle est reçu au moins en partie le joint d’étanchéité. Une telle gorge annulaire est notamment adaptée pour maintenir le joint d’étanchéité longitudinalement. Ainsi, un déplacement du joint d’étanchéité dans la direction longitudinale est limité, voir empêché.
L’organe de liaison peut comprendre une bride annulaire radiale, la gorge annulaire étant formée dans une extrémité radialement externe de la bride annulaire radiale. Une telle gorge annulaire est ainsi formée dans une épaisseur longitudinale de la bride annulaire radiale. Cela permet d’éviter un ensemble de pièces rapportées pour former la gorge de liaison. L’absence de pièce rapportée améliore la tenue mécanique de l’organe de liaison.
Aussi, il est possible réaliser une telle gorge annulaire dans un organe de liaison actuel. Ainsi, la présence de la gorge annulaire n’augmente pas, voire même réduit, la masse de l’organe de liaison.
L’organe de liaison peut comprendre une première partie par laquelle l’organe de liaison est fixé au carter d’échappement et à la paroi annulaire interne du cône d’éjection, et une deuxième partie rapportée et fixée à la première partie, la deuxième partie formant tout ou partie de la gorge annulaire.
La gorge annulaire est délimitée longitudinalement au moins en partie par la deuxième partie de l’organe de liaison, il est alors possible de libérer le joint d’étanchéité en démontant uniquement la deuxième partie de l’organe de liaison. Cela permet le remplacement du joint d’étanchéité sans que la liaison entre le carter d’échappement et la paroi annulaire interne, assurée par la première partie, ne soit rompue.
La deuxième partie peut être fixée à la première partie par vissage, brasage ou soudage.
La gorge annulaire peut être délimitée longitudinalement, d’une part, par une bride annulaire radiale de la première partie, et d’autre part, par une paroi annulaire radiale de la deuxième partie.
La gorge annulaire peut être délimitée longitudinalement de chaque côté par une paroi annulaire radiale de la deuxième partie.
Le joint d’étanchéité peut être situé au voisinage d’une d’extrémité amont de l’organe de liaison.
Ainsi, l’extrémité amont de la paroi annulaire externe peut être située à proximité d’une extrémité aval du carter d’échappement pour limiter un espacement formé entre l’extrémité aval du carter d’échappement et l’extrémité amont de la paroi annulaire externe du cône d’éjection. On limite ainsi la discontinuité de la paroi délimitant la veine d’écoulement du flux primaire au niveau de la jonction entre le carter d’échappement et la paroi annulaire externe du cône d’éjection.
L’organe de liaison, le cas échéant la deuxième partie de l’organe de liaison, peut comprendre une paroi annulaire longitudinale, le joint d’étanchéité entourant la paroi annulaire longitudinale de l’organe de liaison. La paroi annulaire longitudinale de l’organe de liaison peut être disposée, en tout ou partie, radialement à l’intérieur de la paroi annulaire externe.
Alternativement, la gorge annulaire peut être décalée vers l’aval par rapport à une extrémité amont de l’organe de liaison. La paroi annulaire longitudinale de l’organe de liaison peut alors présenter une portion aval autour de laquelle le joint d’étanchéité est disposé et une portion amont. La portion amont de la paroi annulaire longitudinale de l’organe de liaison peut être située longitudinalement entre une extrémité aval du carter d’échappement et une extrémité amont de la paroi annulaire externe de sorte à former une paroi d’écoulement du flux primaire.
L’organe de liaison peut être relié à une virole interne du carter d’échappement.
La bride annulaire radiale de l’organe de liaison peut être reliée au carter d’échappement, notamment à la virole interne du carter d’échappement.
L’organe de liaison, le cas échéant la première partie de l’organe de liaison, peut comprendre une pluralité de pattes de fixation s’étendant longitudinalement depuis la bride annulaire radiale et distribuées circonférentiellement autour de l’axe longitudinal, chaque patte de fixation étant reliée à la paroi annulaire radialement interne du cône d’éjection.
Le joint d’étanchéité présente une fente de sorte que le joint soit circonférentiellement discontinu.
La fente permet une déformation du joint d’étanchéité. Le joint d’étanchéité peut alors être déformé élastiquement pour passer autour de l’organe de liaison et être positionné radialement en regard de la gorge annulaire de l’organe de liaison. Le joint d’étanchéité est alors inséré dans la gorge annulaire de l’organe de liaison par retour élastique.
Par ailleurs, la fente du joint d’étanchéité permet une dilatation thermique différenciée entre le joint et la paroi annulaire externe du cône d’éjection. Ainsi, le joint présente une meilleure adaptation au diamètre interne de la paroi annulaire externe.
La fente peut s’étendre radialement ou être inclinée par rapport à une direction radiale.
Le joint d’étanchéité présente une extrémité radialement externe qui est de forme arrondie convexe. On assure ainsi un support régulier de la paroi annulaire externe du cône d’éjection sur toute la circonférence du joint d’étanchéité. Par ailleurs, sous l’effet des gradients thermiques et des pressions, la paroi annulaire externe peut être déformée de sorte que, dans un cas où l’extrémité radialement externe du joint d’étanchéité présenterait une arrête, notamment un joint annulaire à section carrée, la paroi annulaire pourrait être en appui sur l’arrête du joint d’étanchéité. Un tel appui de la paroi annulaire externe sur l’arrête du joint d’étanchéité engendrerait un contact tranchant entre la paroi annulaire externe et le joint d’étanchéité, ce qui pourrait endommager la paroi annulaire externe. En revanche, le joint d’étanchéité présentant une extrémité radialement externe qui est de forme arrondie convexe limite, voire empêche, un contact tranchant entre le joint d’étanchéité et la paroi annulaire externe, préservant ainsi l’intégrité de la paroi annulaire externe. Le joint d’étanchéité peut être torique.
Le joint d’étanchéité peut être réalisé en un matériau métallique ou en un matériau composite à matrice céramique. Le matériau composite utilisé peut être à base carbure ou à base oxyde, avec des fibres longues ou courtes. Le matériau métallique peut être résistant à des températures supérieures à 800°C. En particulier, le matériau métallique est un matériau dont la limite d’élasticité n’est dégradée à haute température, notamment à des températures supérieures à 800 °C. Le matériau métallique peut être en particulier le matériau métallique Waspaloy®.
La paroi annulaire externe et la paroi annulaire interne peuvent être chacune réalisée en un matériau composite à matrice céramique. Un tel matériau présente une faible densité et permet ainsi une réduction de la masse du cône d’éjection. Le matériau composite utilisé peut être à base carbure ou à base oxyde, avec des fibres longues ou courtes.
Selon un autre aspect, il est décrit une turbine comprenant un ensemble de turbine tel que décrit précédemment.
Selon un autre aspect, il est décrit une turbomachine comprenant une turbine telle que décrite ci-avant.
D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels :
est une demi-vue schématique partielle en coupe axiale d’une turbomachine de l’art antérieur ;
est une vue schématique à plus grande échelle de la zone de la délimitée par des pointillés ;
est une vue similaire à la , à plus grande échelle encore, et illustrant un premier exemple de réalisation de la description ;
est une vue similaire à la , à plus grande échelle encore, et illustrant un deuxième exemple de réalisation de la description ;
est une vue similaire à la , à plus grande échelle encore, et illustrant un troisième exemple de réalisation de la description ;
est une vue schématique illustrant des variantes de joints d’étanchéité pouvant être mis en œuvre dans les modes de réalisation des figures 3 à 5.
Il est maintenant fait référence à la qui représente un ensemble de turbine selon un premier exemple de réalisation de la présente description. Un tel ensemble de turbine peut être mis en œuvre dans une turbomachine d’axe longitudinale. L’ensemble de turbine comprend un carter d’échappement 30 comportant une virole externe et une virole interne, cette dernière étant visible à la .
L’ensemble comprend en outre un cône d’éjection 40. Le cône d’éjection 40 est agencé en aval du carter d’échappement 30. Le cône d’éjection 40 comprend une partie amont 40a comportant une paroi annulaire externe 42 d’écoulement d’un flux d’air primaire. Le cône d’éjection comprend en outre un caisson acoustique 44 agencé radialement à l’intérieur de ladite paroi annulaire externe 42, le caisson acoustique 44 comprenant une paroi annulaire radialement interne 46. Le caisson acoustique peut comprendre une pluralité de cloisons s’étendant entre la paroi annulaire interne et la paroi annulaire externe de sorte à former une structure alvéolaire adaptée pour un traitement acoustique. La paroi annulaire externe 42 peut comprendre des perforations aptes à laisser pénétrer des ondes sonores à l’intérieur du caisson acoustique 44.
Les parois annulaires interne et externe 42, 46 peuvent chacune être réalisée en un matériau composite à matrice céramique. Un tel matériau présente une faible densité et permet ainsi une réduction de la masse du cône d’éjection 40. Le matériau composite utilisé peut être à base carbure ou à base oxyde, avec des fibres longues ou courtes. Alternativement, la paroi annulaire externe 42 et la paroi annulaire interne 46 peuvent être chacune réalisée en un matériau métallique.
L’ensemble comprend également un organe de liaison 50 intercalé longitudinalement entre le carter d’échappement 30 et la paroi annulaire interne 46 du cône d’éjection 40. L’organe de liaison 50 est fixé, d’une part, au carter d’échappement 30, et d’autre part, à la paroi annulaire interne 46.
A cet effet, l’organe de liaison comprend une bride annulaire radiale 52 fixée à la virole interne 32 du carter d’échappement 30. La fixation entre la bride annulaire radiale 52 et la virole interne 32 du carter d’échappement 30 est représentée de manière schématique à la par un trait mixte. La bride annulaire radiale 52 peut être notamment vissée à la virole interne 32.
L’organe de liaison 50 comprend en outre une pluralité de pattes de fixation 54 s’étendant chacune longitudinalement depuis la bride annulaire radiale 52 et distribuées circonférentiellement autour de l’axe longitudinal X. Chaque patte de fixation 54 est fixée à la paroi annulaire radialement interne 46 du cône d’éjection 40. La fixation entre l’une des pattes de liaison 54 et la paroi annulaire interne 46 est représentée de manière schématique à la par un trait mixte. Chaque patte de liaison 54 peut être disposée radialement en appui sur une face radialement externe d’une portion d’extrémité amont de la paroi annulaire interne 46, comme représenté à la . Alternativement, chaque patte de liaison 54 peut être disposée radialement en appui sur une face radialement interne d’une portion d’extrémité amont de la paroi annulaire interne 46. Chaque patte de liaison 54 peut être notamment vissée à la paroi annulaire interne 46.
L’organe de liaison 50 comprend une gorge annulaire 56. Selon l’exemple de réalisation de la , la gorge annulaire 56 est formée dans une extrémité radialement externe de la bride annulaire radiale 52. En d’autres termes, la gorge annulaire 56 est formée dans une épaisseur longitudinale de la bride annulaire radiale 52.
L’ensemble comprend en outre un joint d’étanchéité 80 annulaire qui est porté par l’organe de liaison 50. En particulier, le joint d’étanchéité 80 est en partie reçu dans la gorge annulaire 56 pour être maintenu longitudinalement. Autrement dit, un déplacement du joint d’étanchéité 80 dans la direction longitudinale est limité, voire empêché.
La paroi annulaire externe 42 est par ailleurs en appui radial, au niveau d’une extrémité amont, sur le joint d’étanchéité 80. Ainsi, le joint d’étanchéité 80 limite, voire empêche, la circulation du flux d’air primaire vers un espace du caisson acoustique 44 situé entre la paroi annulaire externe 42 et la paroi annulaire interne 46, au niveau de la jonction entre la virole interne 32 du carter d’échappement 30 et la paroi annulaire externe 42. Par ailleurs, la paroi annulaire externe 42 est libre au niveau de son extrémité amont. Cela autorise une libre dilation de la paroi annulaire externe 42 relativement à la paroi annulaire interne 46 en réponse aux gradients de températures s’opérant en fonctionnement. En effet, par exemple, la paroi annulaire interne 46 peut être à une température de 500 °C alors que la paroi annulaire externe 42 peut être à une température de 700 °C, générant ainsi une dilation différente entre la paroi annulaire interne 42 et la paroi annulaire externe 46. On limite ainsi les contraintes thermomécaniques s’exerçant sur la paroi annulaire externe 42 dues à une dilation différente entre la paroi annulaire interne 42 et la paroi annulaire externe 46, ce qui est d’autant plus avantageux lorsque les parois annulaires interne et externe 42, 46 sont réalisées en un matériau composite à matrice céramique, car bien qu’un tel matériau présente une faible densité et présente une capacité à haute température supérieure aux alliages métalliques, celui-ci présente un faible allongement à rupture.
Dans l’exemple de la , le joint d’étanchéité 80 est situé au voisinage d’une d’extrémité amont de l’organe de liaison 50. Ainsi, l’extrémité amont de la paroi annulaire externe 42 peut être située à proximité d’une extrémité aval de la virole interne 32 du carter d’échappement 30 pour limiter un espacement longitudinal formé entre l’extrémité aval du carter d’échappement 30 et l’extrémité amont de la paroi annulaire externe 42 du cône d’éjection 40. On limite ainsi la discontinuité de la paroi délimitant la veine primaire d’écoulement du flux primaire au niveau de la jonction entre le carter d’échappement 30 et la paroi annulaire externe 46 du cône d’éjection 40.
Le joint d’étanchéité 80 présente une extrémité radialement externe qui est de forme arrondie convexe. Autrement dit, l’extrémité radiale externe du joint d’étanchéité 80 est arrondie radialement vers l’extérieur. L’appui de la paroi annulaire externe 42 du cône d’éjection 40 est alors linéaire sur la circonférence du joint d’étanchéité 80. On assure ainsi un support régulier de la paroi annulaire externe 46 du cône d’éjection 40 sur toute la circonférence du joint d’étanchéité 80, ce qui améliore l’étanchéité. Par ailleurs, cela limite les effets de contacts tranchants en comparaison avec un joint annulaire à section carrée. Ici, le joint d’étanchéité 80 présente une extrémité radialement interne qui est plane. Alternativement, le joint d’étanchéité peut présenter une extrémité radialement interne qui est arrondie convexe (ou encore arrondie radialement vers l’intérieur) de sorte que le joint d’étanchéité 80 présente une forme torique.
Le joint d’étanchéité 80 peut présenter une fente 82 de sorte que le joint d’étanchéité 80 soit circonférentiellement discontinu. La représente des variantes de joint d’étanchéité 80 comprenant une telle fente 82. Selon une première variante 6A, la fente 82 peut s’étendre radialement. Selon une deuxième variante 6B, la fente 82 peut s’étendre dans une direction inclinée par rapport à une direction radiale. La fente 82 autorise une déformation élastique du joint d’étanchéité 80 permettant à celui-ci d’être passé autour de l’organe de liaison 50 et d’être positionné radialement en regard de la gorge annulaire 56 de l’organe de liaison 50. Le joint d’étanchéité 80 peut alors être inséré dans la gorge annulaire 56 de l’organe de liaison 50 par retour élastique. Par ailleurs, la fente 82 du joint d’étanchéité 80 permet une dilatation thermique différenciée entre le joint d’étanchéité 80 et la paroi annulaire externe 42 du cône d’éjection 40. Ainsi, le joint d’étanchéité 80 présente une meilleure adaptation à un diamètre interne de la paroi annulaire externe 42, ce qui améliore l’étanchéité.
Le joint d’étanchéité 80 peut être réalisé en un matériau composite à matrice céramique. Ici aussi, le matériau composite utilisé peut être à base carbure ou à base oxyde, avec des fibres longues ou courtes. Le joint d’étanchéité peut encore être réalisé en un matériau métallique, notamment un matériau métallique résistant à des températures supérieures à 800°C. Le matériau métallique peut être en particulier le matériau métallique Waspaloy®.
La représente un deuxième exemple de réalisation de l’ensemble de turbine. Le deuxième exemple de réalisation diffère du premier exemple de réalisation en ce que l’organe de liaison 50 comprend une première partie 50a correspondant à l’organe de liaison 50 tel que décrit précédemment et une deuxième partie 50b rapportée et fixée à la première partie 50a, la deuxième partie 50b formant en partie la gorge annulaire 56.
La deuxième partie 50b comprend une première paroi annulaire radiale 60. La première paroi annulaire radiale 60 est disposé en regard dans la direction longitudinale de la bride annulaire radiale 52 de la première partie 50a. La première paroi annulaire radiale 60 de la deuxième partie 50b est fixée à la bride annulaire radiale 52 de la première partie 50a. Dans l’exemple de la , la première paroi annulaire radiale 60 de la deuxième partie 50b est vissée à la bride annulaire radiale 52 de la première partie 50a. Alternativement, la première paroi annulaire radiale 60 de la deuxième partie 50b peut être fixée à la bride annulaire radiale 52 de la première partie 50a par soudage ou brassage. La deuxième partie 50b peut ainsi être amovible par rapport à la première partie 50a.
La deuxième partie 50b comporte en outre une paroi annulaire longitudinale 62 s’étendant vers l’aval depuis une extrémité radialement externe de la première paroi annulaire radiale 60. La paroi annulaire longitudinale 62 de la deuxième partie 50a peut être disposée, en tout ou partie, radialement à l’intérieur de la paroi annulaire externe 42.
La deuxième partie 50b comprend enfin une deuxième paroi annulaire radiale 64 s’étendant vers l’extérieur depuis une extrémité aval de la paroi annulaire longitudinale 62. Ainsi, la gorge annulaire 56 est délimitée longitudinalement, d’une part, en amont, par la bride annulaire radiale 52 de la première partie 50a, et d’autre part, en aval, par la deuxième paroi annulaire radiale 64 de la deuxième partie 50b. Le joint d’étanchéité 80 entoure alors la paroi annulaire longitudinale 62 de la deuxième partie 50b.
Une telle gorge annulaire 56, délimitée en partie par la deuxième partie 50b, permet de libérer le joint d’étanchéité, pour le remplacer par exemple, en retirant uniquement la deuxième partie 50b de l’organe de liaison 50 sans que la liaison entre le carter d’échappement 30 et la paroi annulaire interne 46 du cône d’éjection 40 ne soit affectée.
La représente un troisième exemple de réalisation de l’ensemble de turbine. Le troisième exemple de réalisation diffère du deuxième exemple de réalisation d’abord en ce que la gorge annulaire 56 de l’organe de liaison 50 est délimitée longitudinalement de chaque côté par la deuxième partie 50b de l’organe de liaison 50.
A cet effet, la deuxième partie 50b de l’organe de liaison 50 comprend une troisième paroi annulaire radiale 66 s’étendant vers l’extérieur depuis la paroi annulaire longitudinale 62 de la deuxième partie 50b et en amont de la deuxième paroi annulaire radiale 64. Ainsi, la gorge annulaire 56 est délimitée, d’une part, en amont, par la troisième paroi annulaire radiale 66 de la deuxième partie 50b, et d’autre part, en aval, par la deuxième paroi annulaire radiale 64 de la deuxième partie 50b de l’organe de liaison 50.
De manière remarquable, la gorge annulaire 56 est, dans le troisième exemple de réalisation, décalée vers l’aval par rapport à une extrémité amont de l’organe de liaison 50. La paroi annulaire longitudinale 62 de l’organe de liaison présente une portion aval 62b autour de laquelle le joint d’étanchéité 80 est disposé et une portion amont 62a. La portion aval 62b de la paroi annulaire longitudinale 62 est disposée radialement à l’intérieur d’une portion amont de la paroi annulaire externe 42 du cône d’éjection 40. La partie amont 62a de la paroi annulaire longitudinale 62 de l’organe de liaison est située longitudinalement entre une extrémité aval de la virole interne 32 du carter d’échappement 30 et une extrémité amont de la paroi annulaire externe 42 de sorte à former une paroi d’écoulement du flux primaire. La portion amont 62a et la portion aval 62b de la paroi annulaire longitudinale 62 de la deuxième partie 50b de l’organe de liaison 50 sont ici reliées par une portion intermédiaire 62c tronconique convergente vers l’aval.
Dans le troisième exemple de réalisation, la deuxième partie 50b de l’organe de liaison 50 est en outre formée par deux sous-parties rapportée et fixée. La première paroi annulaire radiale 60 comporte un becquet longitudinal 68 s’étendant vers l’aval depuis une extrémité radialement externe de la première paroi annulaire radiale 60 de la deuxième partie 50b de l’organe de liaison 50. La paroi annulaire longitudinal 62 est ici rapportée et fixée au becquet longitudinal 68. La paroi annulaire longitudinale 62 de la deuxième partie 50b est vissée au becquet longitudinal 68 de la première paroi annulaire radiale 60 dans l’exemple de la .
L’invention ne se limite pas aux seuls exemples décrits précédemment et est susceptible de nombreuses variantes.
Selon une variante non représentée, l’organe de liaison 50 peut comprendre plus de deux parties. En outre, chaque partie de l’organe de liaison 50 peut comprendre deux, ou plus, sous-parties.
Selon une variante non représentée du premier exemple de réalisation, l’organe de liaison 50 peut comprendre une paroi annulaire longitudinale s’étendant vers l’aval depuis une extrémité radialement externe de la bride annulaire radiale, la paroi annulaire longitudinale étant venue de matière avec la bride annulaire radiale, la gorge annulaire étant formée radialement dans la paroi annulaire longitudinale.
Selon une variante non représentée, le caisson acoustique 44 peut comprendre plusieurs parois annulaires radialement internes permettant chacune un traitement acoustique spécifique.

Claims (10)

  1. Ensemble de turbine de turbomachine d’axe longitudinal comprenant :
    - un carter d’échappement (30),
    - un cône d’éjection (40) agencé en aval du carter d’échappement (30), le cône d’éjection (30) comprenant une paroi annulaire externe (42) d’écoulement d’un flux d’air primaire et un caisson acoustique (44) agencé radialement à l’intérieur de ladite paroi annulaire externe (42), le caisson acoustique (44) comprenant au moins une paroi annulaire radialement interne (46),
    - un organe de liaison (50) intercalé longitudinalement entre le carter d’échappement (30) et la paroi annulaire interne (46) du cône d’éjection (40), l’organe de liaison (50) étant fixé au carter d’échappement (30) et à la paroi annulaire interne (46),
    dans lequel un joint d’étanchéité (80) annulaire est porté par l’organe de liaison (50), la paroi annulaire externe (42) étant en appui radial, au niveau d’une extrémité amont, sur le joint d’étanchéité (80).
  2. Ensemble de turbine selon la revendication 1, dans lequel l’organe de liaison (50) comprend une gorge annulaire (56) dans laquelle est reçu au moins en partie le joint d’étanchéité (80).
  3. Ensemble de turbine selon la revendication 2, dans lequel l’organe de liaison (50) comprend une bride annulaire radiale (52), la gorge annulaire (56) étant formée dans une extrémité radialement externe de la bride annulaire radiale (52).
  4. Ensemble de turbine selon la revendication 2, dans lequel l’organe de liaison (50) comprend une première partie (50a) par laquelle l’organe de liaison (50) est fixé au carter d’échappement (30) et à la paroi annulaire interne (46) du cône d’éjection (40), et une deuxième partie (50b) rapportée et fixée à la première partie (50a), la deuxième partie (50b) formant tout ou partie de la gorge annulaire (56).
  5. Ensemble de turbine selon la revendication 4, dans lequel la gorge annulaire (56) est délimitée longitudinalement, d’une part, par une bride annulaire radiale (52) de la première partie (50a), et d’autre part, par une paroi annulaire radiale (64) de la deuxième partie (50b).
  6. Ensemble de turbine selon la revendication 4, dans lequel la gorge annulaire (56) est délimitée longitudinalement de chaque côté par une paroi annulaire radiale (64 ; 66) de la deuxième partie (50b).
  7. Ensemble de turbine selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le joint d’étanchéité (80) est situé au voisinage d’une d’extrémité amont de l’organe de liaison (50).
  8. Ensemble de turbine selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le joint d’étanchéité (80) présente une fente (82) de sorte que le joint d’étanchéité (80) soit circonférentiellement discontinu.
  9. Ensemble de turbine selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le joint d’étanchéité (80) présente une extrémité radialement externe qui est de forme arrondie convexe.
  10. Turbine comprenant un ensemble de turbine selon l’une quelconques des revendications précédentes.
FR2011002A 2020-10-27 2020-10-27 Ensemble de turbine de turbomachine Active FR3115568B1 (fr)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2011002A FR3115568B1 (fr) 2020-10-27 2020-10-27 Ensemble de turbine de turbomachine

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2011002A FR3115568B1 (fr) 2020-10-27 2020-10-27 Ensemble de turbine de turbomachine
FR2011002 2020-10-27

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR3115568A1 true FR3115568A1 (fr) 2022-04-29
FR3115568B1 FR3115568B1 (fr) 2023-06-30

Family

ID=73793501

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR2011002A Active FR3115568B1 (fr) 2020-10-27 2020-10-27 Ensemble de turbine de turbomachine

Country Status (1)

Country Link
FR (1) FR3115568B1 (fr)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120160933A1 (en) * 2009-09-04 2012-06-28 Snecma Propulsion Solide Structuring assembly for an exhaust nozzle
US20150322890A1 (en) * 2014-05-12 2015-11-12 Rohr, Inc. Center Body Attachment System
FR3084917A1 (fr) * 2018-08-09 2020-02-14 Safran Ceramics Ensemble pour une tuyere d'ejection de turbomachine

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120160933A1 (en) * 2009-09-04 2012-06-28 Snecma Propulsion Solide Structuring assembly for an exhaust nozzle
US20150322890A1 (en) * 2014-05-12 2015-11-12 Rohr, Inc. Center Body Attachment System
FR3084917A1 (fr) * 2018-08-09 2020-02-14 Safran Ceramics Ensemble pour une tuyere d'ejection de turbomachine

Also Published As

Publication number Publication date
FR3115568B1 (fr) 2023-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2577514C (fr) Chambre de combustion annulaire d'une turbomachine
EP1265031A1 (fr) Fixation de casquettes métalliques sur des parois de chambre de combustion CMC de turbomachine
EP4025780B1 (fr) Cone d'ejection a fixation flexible aerodynamique
FR3077097A1 (fr) Dispositif de refroidissement pour une turbine d'une turbomachine
FR3084917A1 (fr) Ensemble pour une tuyere d'ejection de turbomachine
EP4237678A1 (fr) Ensemble de turbine de turbomachine
EP1580402B1 (fr) Turbomachine comprenant deux sous-ensembles assemblés sous contraint axiale
EP3824221B1 (fr) Ensemble pour une turbomachine
FR3115828A1 (fr) Fixation d’un cône d’éjection dans une turbine de turbomachine
FR3005991A1 (fr) Dispositif d'interface entre deux elements de turbomachine
FR3115568A1 (fr) Ensemble de turbine de turbomachine
FR3115827A1 (fr) Fixation d’un cône d’éjection dans une tuyère de turbomachine
FR3115830A1 (fr) Ensemble pour une turbomachine
FR3094031A1 (fr) Ensemble pour une turbomachine
FR3106160A1 (fr) Ensemble pour une turbomachine
EP4226034B1 (fr) Ensemble d'étanchéité pour un cône d'éjection de turbine
FR3058758A1 (fr) Turbomachine, telle par exemple qu'un turboreacteur ou un turbopropulseur d'avion
FR3111964A1 (fr) Assemblage d’une pièce de chambre de combustion par recouvrement par une autre pièce
WO2023242496A1 (fr) Ensemble pour turbomachine
FR3116305A1 (fr) Arbre de liaison d’un corps haute pression d’une turbomachine
FR3137938A1 (fr) Ensemble d’arriere-corps de turbomachine
FR3135115A1 (fr) Ensemble pour turbomachine
FR3137721A1 (fr) Ensemble de turbine de turbomachine
WO2023047034A1 (fr) Turbine à gaz haute-pression pour une turbomachine et turbomachine
FR3142504A1 (fr) Ensemble de turbine pour une turbomachine

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20220429

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 3

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 4

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 5