FR3120089A1 - Distributeur de turbomachine comprenant un conduit de reintroduction de gaz avec une composante tangentielle - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un distributeur (30) pour turbine (8) de turbomachine (1). Le distributeur (30) comprend une plateforme radialement interne (32), une pale (38) et un pied (36) qui est revêtu d’une piste en matériau abradable (37). Selon l’invention, le distributeur (30) comprend un conduit (40) de réintroduction de gaz de fuite. Le conduit (40) comprend une entrée (42) à travers la piste en matériau abradable (37), une sortie (46) débouchant à travers une surface aval (S4) du pied (36), et une portion intermédiaire de conduit qui s’étend depuis l’entrée (42) jusqu’à la sortie (46). La portion intermédiaire de conduit étant orientée avec une composante tangentielle. Figure 3
Description
L’invention se rapporte au domaine technique général des turbomachines d’aéronef telles que les turboréacteurs et les turbopropulseurs. Plus précisément, l’invention appartient au domaine technique des turbines pour turbomachine. Elle concerne notamment un distributeur d’une turbine haute pression de turbomachine.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
Les turbines de turbomachine sont classiquement formées par des roues mobiles et des distributeurs, agencés en alternance selon la direction axiale de la turbomachine. Un exemple de conception d’une telle turbine est par exemple connu du document FR 3 034 129 A1.
A la jonction entre une roue mobile et un distributeur situé en aval, il est souvent observé un débit de fuite de gaz qui s’échappe d’une veine d’écoulement de gaz de la turbomachine, pour rejoindre une cavité de gaz de fuite agencée radialement sous le pied du distributeur. Ce débit de gaz de fuite est habituellement réinjecté dans la veine en aval du distributeur, après avoir circulé à travers un joint à labyrinthe. Le débit de fuite est réinjecté dans la veine avec une direction globalement radiale qui est différente de la direction d’écoulement d’un flux primaire dans la veine.
Cette réintroduction du débit de fuite de gaz génère ainsi des perturbations aérodynamiques sur le flux primaire, occasionnant des pertes de rendement.
L’invention vise à résoudre au moins partiellement les problèmes rencontrés dans les solutions de l’art antérieur.
A cet égard, l’invention a pour objet un distributeur pour turbine de turbomachine. Le distributeur s’étend autour d’un axe longitudinal. Le distributeur comprend une plateforme radialement interne, au moins une pale s’étendant entre la plateforme radialement interne qui est configurée pour délimiter radialement vers l’intérieur une veine d’écoulement de gaz, et un pied s’étendant radialement vers l’intérieur depuis la plateforme radialement interne. Le pied est revêtu d’une piste en matériau abradable d’un joint d’étanchéité tournant de turbomachine.
Le distributeur comprend un conduit de réintroduction de gaz de fuite dans la veine d’écoulement de gaz de turbomachine. Selon l’invention, le conduit comprend une entrée débouchant radialement vers l’intérieur du distributeur à travers la piste en matériau abradable, une sortie débouchant à travers une surface aval du pied du distributeur, et une portion intermédiaire de conduit qui s’étend depuis l’entrée jusqu’à la sortie. La portion intermédiaire de conduit est orientée avec une composante tangentielle relativement à l’axe longitudinal.
Grâce au conduit de réintroduction de gaz de fuite du distributeur selon l’invention, la réintroduction du gaz de fuite en sortie du conduit perturbe moins l’écoulement de gaz dans la veine d’écoulement de gaz de la turbine. Le rendement de la turbomachine est ainsi augmenté.
En particulier, la sortie du conduit débouche sous la plateforme interne dans une région dans laquelle la pression du gaz est faible, ce qui favorise le mélange avec le gaz ayant traversé le joint d’étanchéité tournant, tout en limitant les perturbations aérodynamiques de l’écoulement dans la veine.
Le gaz de fuite en sortie du conduit sort du conduit avec une composante tangentielle d’écoulement qui est proche de celle de l’écoulement du flux primaire dans la veine. Il en découle un meilleur mélange du gaz en sortie du conduit et du gaz ayant longé la pale du distributeur.
La position relative de la sortie du conduit par rapport à celle de l’entrée du conduit tend à accroître la différence de pression entre la pression du gaz en entrée du conduit et la pression du gaz en sortie du conduit.
Par ailleurs, le distributeur peut être fabriqué facilement, du fait de la relative simplicité de réalisation du conduit de réintroduction de gaz de fuite.
L’invention peut comporter de manière facultative une ou plusieurs des caractéristiques suivantes combinées entre elles ou non.
Selon une particularité de réalisation, la portion intermédiaire de conduit a un diamètre interne qui diminue depuis l’entrée jusqu’à la sortie du conduit. La diminution du diamètre du conduit entre l’entrée et la sortie du conduit tend à accélérer la circulation du gaz de fuite dans le conduit.
De préférence, le diamètre interne de la portion intermédiaire de conduit diminue continument depuis l’entrée jusqu’à la sortie du conduit. Le gaz de fuite tend à être davantage accéléré dans le conduit, tout en limitant les pertes de charges dans le conduit.
Selon une autre particularité de réalisation, la portion intermédiaire de conduit est incurvée en direction de la sortie du conduit. La portion intermédiaire est notamment inclinée tangentiellement en direction de la sortie du conduit.
Selon une particularité de réalisation, la portion intermédiaire de conduit s’étend avec une composante axiale vers l’aval depuis l’entrée du conduit jusqu’à la sortie du conduit.
Selon une particularité de réalisation, la portion intermédiaire de conduit est délimité radialement par la piste en matériau abradable et le pied de distributeur. La portion intermédiaire de conduit est d’autant plus facile à réaliser, par exemple au moyen d’une rainure dans le pied de distributeur et/ou dans la piste en matériau abradable.
Selon une particularité de réalisation, la portion intermédiaire de conduit est sensiblement à équidistance de l’axe longitudinal depuis l’entrée du conduit jusqu’à la sortie du conduit. La portion intermédiaire de conduit est d’autant plus facile à réaliser, par exemple au moyen d’une rainure dans le pied de distributeur et/ou dans la piste en matériau abradable.
En particulier, une direction longitudinale du conduit au centre du conduit s’étend avec une composante axiale et une composante tangentielle mais sans composante radiale relativement à l’axe du distributeur.
Selon une particularité de réalisation, l’entrée du conduit s’étend à travers le matériau abradable depuis une surface radialement interne de la piste en matériau abradable jusqu’à la portion intermédiaire de conduit.
Selon une particularité de réalisation, la sortie du conduit est une rainure du pied s’étendant depuis la portion intermédiaire de conduit jusqu’à la surface aval du pied de distributeur qui est radialement vers l’intérieur par rapport à la plateforme interne.
Selon une particularité de réalisation, la portion intermédiaire de conduit est une rainure réalisée sur une surface radiale interne du pied à laquelle est fixée la piste en matériau abradable.
Selon une autre particularité de réalisation, l’entrée du conduit est orientée radialement depuis la surface interne de la piste en matériau abradable jusqu’à la portion intermédiaire de conduit.
Selon une autre particularité de réalisation, la sortie du conduit est orientée radialement depuis la portion intermédiaire de conduit jusqu’à la surface aval du pied.
Selon une particularité de réalisation, la sortie du conduit est sensiblement alignée avec un bord de fuite de la pale selon une direction d’écoulement de gaz le long du bord de fuite.
De préférence, le distributeur comporte autant de conduit de réintroduction de gaz de fuite que de pale.
L’invention se rapporte aussi à une turbine pour turbomachine, la turbine comprenant un distributeur tel que défini ci-dessus.
De préférence, la turbine est une turbine haute pression de turbomachine. En variante, la turbine est une turbine basse pression de turbomachine.
De préférence, le distributeur est un distributeur d’un deuxième étage de turbine haute pression de turbomachine qui est située axialement entre une roue de rotor d’un premier étage de turbine haute pression et une roue de rotor d’un deuxième étage de turbine haute pression.
Selon une particularité de réalisation, la turbine comprend une cavité de gaz de fuite située radialement vers l’intérieur par rapport au distributeur. La turbine comprend un joint d’étanchéité tournant qui comporte la piste en matériau abradable et au moins deux léchettes qui sont configurées pour être en contact de la piste en matériau abradable en étant mobiles en rotation relativement à la piste en matériau abradable.
L’invention porte également sur une turbomachine comprenant une turbine telle que définie ci-dessus. De préférence, la turbomachine est une turbomachine d’aéronef. Très préférablement, la turbomachine est un turboréacteur à double corps et à double flux.
En outre, l’invention concerne un procédé de fabrication d’un distributeur tel que défini ci-dessus. Le procédé de fabrication comprend un perçage de l’entrée du conduit dans la piste en matériau abradable. Le procédé de fabrication comprend la réalisation de la portion intermédiaire de conduit par usinage d’une rainure le long d’une surface radiale interne du pied de distributeur. Le procédé de fabrication comprend la réalisation de la sortie du conduit par usinage d’une rainure le long de la surface aval du pied de distributeur.
Le procédé de fabrication comprend la fixation de la piste en matériau abradable, de préférence par brasage, au pied de distributeur, de manière à ce que l’entrée du conduit débouche dans la portion intermédiaire de conduit.
L’ordre des étapes de perçage de l’entrée, de réalisation de la sortie et de la portion intermédiaire peut varier. Néanmoins, elles sont réalisées avant de fixer la piste en matériau abradable au pied de distributeur.
En variante, le distributeur de turbomachine est par exemple réalisé par fabrication additive.
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d’exemples de réalisation, donnés à titre purement indicatif et nullement limitatif, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels :
Des parties identiques, similaires ou équivalentes des différentes figures portent les mêmes références numériques de façon à faciliter le passage d’une figure à l’autre.
La représente une turbomachine 1 à double flux et double corps. La turbomachine 1 est un turboréacteur qui a une forme de révolution autour d’un axe longitudinal AX.
La turbomachine 1 comprend, de l’amont vers l’aval sur le chemin d’un flux primaire, une manche d’entrée d’air 2, une soufflante 3, un compresseur basse pression 4, un compresseur haute pression 6, une chambre de combustion 7, une turbine haute pression 8 et une turbine basse pression 9. Ce flux primaire s’écoule dans une veine primaire 11 de la turbomachine 1.
Les directions amont et aval sont utilisés dans ce document en référence à l’écoulement global des gaz dans le turboréacteur, une telle direction est sensiblement parallèle à la direction de l’axe longitudinal AX.
Sauf précision contraire, les adjectifs « axial », « radial » et « circonférentiel » « interne » et « externe » sont définis par rapport à l’axe longitudinal de révolution AX de la turbomachine. Une direction axiale est une direction sensiblement parallèle à l’axe longitudinal AX. Une direction radiale R-R est une direction sensiblement orthogonale à l’axe longitudinal AX du compresseur 6 et sécante avec l’axe longitudinal AX de la turbomachine. Une direction circonférentielle ou tangentielle T-T est une direction autour de l’axe longitudinal AX. Un élément « interne » est plus proche de l’axe longitudinal AX qu’un élément externe.
Le compresseur basse pression 4, le compresseur haute pression 6, la turbine haute pression 8 et la turbine basse pression 9 délimitent une veine secondaire 13 d’écoulement d’un flux secondaire qui les contourne.
Le compresseur haute pression 6 et la turbine haute pression 8 sont reliés mécaniquement par un arbre d’entraînement du compresseur haute pression 6, pour former un corps haute pression de la turbomachine 1. De manière similaire, le compresseur basse pression 4 et la turbine basse pression 9 sont reliés mécaniquement par un arbre de turbomachine, de façon à former un corps basse pression de la turbomachine 1.
Le compresseur basse pression 4, le compresseur haute pression 6, la chambre de combustion 7, la turbine haute pression 8 et la turbine basse pression 9 sont entourés par un carter intermédiaire qui s’étend depuis la manche d’entrée 2 jusqu’à la turbine basse pression 9.
La représente partiellement une turbine haute pression 8 de la turbomachine. La turbine haute pression 8 comporte une pluralité d’étages qui comprennent chacun une roue 20 de rotor et un distributeur 30.
La roue 20 est mobile en rotation autour de l’axe longitudinal AX. Elle comporte une rangée annulaire d’aubes mobiles 28 et un disque 26 dans lequel sont engagées mécaniquement les aubes mobiles 28 en s’étendant radialement vers l’extérieur depuis le disque 26. Chaque roue 20 comporte un flasque aval 25 qui est fixé à l’aval du disque 26 et à l’aval des aubes mobiles 28 correspondantes.
Deux roues 20 adjacentes axialement sont reliées entre elles par une virole interdisque 24, qui contribue à l’étanchéité au gaz entre ces roues 20, notamment en rotation autour de l’axe longitudinal AX. La virole interdisque 24 est fixée par coopération de forme au flasque aval 25 d’une roue 20 d’un étage et il comporte une portion amont 24a qui est fixée par coopération de forme à l’amont de la roue 20 de l’étage suivant.
Le distributeur 30 fait partie du stator de la turbomachine. Dans le mode de réalisation représenté, chaque distributeur 30 est divisé en secteurs aubagés selon la direction tangentielle T-T. Chaque secteur de distributeur comprend une plateforme interne 32, une plateforme externe, une pluralité de pales fixes 38 qui sont espacées les unes des autres selon une direction tangentielle T-T du distributeur, un pied 36 et une piste en matériau abradable 37 qui revêt une surface radialement interne S2 du pied 36.
Les pales 38 s’étendent d’amont en aval selon la direction d’écoulement des gaz dans la turbomachine depuis un bord d’attaque jusqu’à un bord de fuite BF. Elles comprennent une paroi d’intrados 38a et une paroi d’extrados 38F qui relient entre elles le bord d’attaque au bord de fuite BF. Elles s’étendent radialement depuis la plateforme interne 32 jusqu’à la plateforme externe.
La plateforme interne 32 est délimitée radialement vers l’aval par un bord aval 34 qui fait saillie vers l’aval depuis une surface aval S4 du pied 36 du distributeur. La plateforme interne 32 est délimitée radialement vers l’extérieur par une surface externe S1 aérodynamique qui est au contact de l’écoulement de la veine primaire 11. Le bord aval 34 est délimité radialement vers l’intérieur par une surface interne S9 qui s’étend depuis la surface aval S4 du pied jusqu’à l’extrémité aval de la plateforme interne 32.
Le pied 36 est délimité axialement vers l’amont par une surface amont S5 et axialement vers l’aval par la surface aval S4. Il est délimité radialement vers l’extérieur par une surface latérale S6 qui délimite latéralement le secteur aubagé de distributeur 30. Le pied 36 est délimité radialement vers l’extérieur par la plateforme interne 32 et radialement vers l’intérieur par la surface radialement interne S2 à laquelle est fixée la piste en matériau abradable 37.
Dans le mode de réalisation représenté, le distributeur 30 est un distributeur d’un deuxième étage de la turbine haute pression 8. Il est situé axialement entre une roue 21 de rotor d’un premier étage de la turbine haute pression 8 et une roue 22 de rotor d’un deuxième étage de la turbine haute pression 8.
En référence à la , la turbine haute pression 8 comprend une cavité 23 de gaz de fuite qui est située radialement vers l’intérieur par rapport au distributeur 30 et radialement vers l’extérieur par rapport à la virole interdisque 24. La cavité 23 de gaz de fuite est partiellement obturée par un joint d’étanchéité tournant 15.
La cavité 23 de gaz de fuite comprend axialement d’amont en aval un espace amont 23a, un espace inter léchette 23b et un espace aval 23c. Du gaz de fuite en provenance de la veine primaire 11 pénètre dans l’espace amont 23a en amont du distributeur 30, puis dans l’espace inter léchette 23b, avant de retourner dans la veine primaire en aval du distributeur 30 en circulant à travers l’espace aval 23c.
L’espace amont 23a est délimité axialement vers l’amont par un flasque aval 25 et axialement vers l’aval par la virole interdisque 24. Il est délimité radialement vers l’extérieur par la piste en matériau abradable 37 et par le pied 36 et il est délimité radialement vers l’intérieur par la virole interdisque 24.
L’espace inter léchette 23b est délimité axialement par deux léchettes consécutives du joint d’étanchéité tournant 15. Il est délimité radialement vers l’intérieur par le flasque interdisque 24 et radialement vers l’extérieur par la piste en matériau abradable 37.
L’espace aval 23c est délimité axialement vers l’amont par le joint d’étanchéité tournant 15. Il est délimité axialement vers l’aval par la roue 22 du deuxième étage. Il est obturé radialement vers l’extérieur par la piste en matériau abradable 37 et par les becquets amont 27 des aubes mobiles 28 de la roue 22 du deuxième étage. Il est délimité radialement vers l’intérieur par la virole interdisque 24.
Le joint d’étanchéité tournant 15 est un joint d’étanchéité à labyrinthe. Il comporte la piste en matériau abradable 37 qui est rigidement solidaire du pied 36 et au moins deux léchettes 29 qui sont rigidement solidaires de la virole interdisque 24. Il limite l’écoulement de gaz de fuite à travers la cavité 23 de gaz de fuite, pour améliorer les performances de la turbomachine 1.
Les léchettes 29 du joint d’étanchéité tournant 15 sont configurées pour être en contact de la piste en matériau abradable 37 en étant mobiles en rotation relativement à la piste en matériau abradable 37. Elles sont aptes à venir creuser la piste en matériau abradable 37, notamment en cas de dilatations différentielles lors du fonctionnement de la turbomachine 1.
En référence plus spécifiquement aux figures 3 à 6, le distributeur 30 comprend un conduit 40 de réintroduction de gaz de fuite dans la veine primaire 11. Le conduit 40 est configuré pour faire circuler du gaz depuis la cavité 23 de gaz de fuite jusqu’à la veine primaire 11 en aval du distributeur 30. Le conduit 40 de réintroduction de gaz de fuite comprend d’amont en aval une entrée 42, une portion intermédiaire 50 de conduit et une sortie 46.
En référence conjointe aux figures 3 et 5, l’entrée 42 s’étend à l’intérieur du distributeur 30 jusqu’à un orifice de sortie 43 qui débouche dans la portion intermédiaire 50 de conduit.
Pour faciliter la fabrication de l’entrée 42, l’entrée 42 du conduit 40 est formée par un perçage cylindrique de section circulaire autour d’un axe de révolution X1-X1, dans le premier mode de réalisation. En particulier, le diamètre d1 de l’entrée 42 est sensiblement constant. L’entrée 42 est orientée radialement depuis la surface interne de la piste en matériau abradable 37 jusqu’à la portion intermédiaire 50 de conduit.
L’entrée 42 débouche sur l’extérieur du distributeur 30 à travers un orifice de prélèvement 41 qui est réalisé dans une surface radialement interne S3 de la piste en matériau abradable 37. L’orifice de prélèvement 41 est situé axialement entre deux léchettes 29 du joint d’étanchéité tournant 15.
Du fait de la position de l’orifice de prélèvement 41 au niveau du joint d’étanchéité tournant 15, la pression du gaz en en entrée 42 du conduit est élevée, ce qui facilite la circulation de gaz de fuite dans le conduit 40 en direction de la sortie 46. Par ailleurs, le débit de gaz de fuite qui circule dans le conduit 40 est limité.
En référence conjointe aux figures 3 et 6, la portion intermédiaire 50 de conduit s’étend depuis l’entrée 42 jusqu’à la sortie 46 qu’elle relie fluidiquement. Dans le mode de réalisation représentée, elle est formée par une rainure qui est usinée sur la surface radialement interne S2 du pied 36.
La portion intermédiaire 50 de conduit comporte une section d’entrée 51 qui est raccordée fluidiquement à l’orifice de sortie 43 de l’entrée 42. Elle comporte une section de sortie 53 qui est raccordée fluidiquement à la sortie 46.
De manière générale, la portion intermédiaire 50 de conduit s’étend avec une composante axiale T2 vers l’aval depuis l’entrée 42 du conduit 40 jusqu’à la sortie 46 du conduit 40. Elle est orientée avec une composante tangentielle T1 relativement à l’axe longitudinal AX, de manière à rapprocher la direction d’écoulement du gaz de fuite de celle du gaz ayant longé la pale 38 dans la veine primaire 11.
La portion intermédiaire 50 de conduit est incurvée axialement vers l’aval avec une composante tangentielle T-T en direction de la sortie 46 du conduit 40. La ligne médiane X2-X2 de la portion intermédiaire 50 de conduit en section axiale du distributeur à travers la portion intermédiaire 50 de conduit est notamment curviligne. La ligne médiane X2-X2 de la portion intermédiaire 50 de conduit est sensiblement à équidistance de l’axe longitudinal AX depuis l’entrée 42 du conduit 40 jusqu’à la sortie 46 du conduit 40.
En section axiale à travers le pied 36, la portion intermédiaire de conduit 50 est délimitée latéralement par une première paroi latérale 52 et une deuxième paroi latérale 54. La première paroi latérale 52 et la deuxième paroi latérale 54 sont reliées par une paroi de fond 56 qui délimite la portion intermédiaire 50 de conduit radialement vers l’extérieur. La première paroi latérale 52 et la deuxième paroi latérale 54 définissent un diamètre interne d2 variable de la portion intermédiaire de conduit 50.
Le diamètre interne d2 diminue depuis l’entrée 42 jusqu’à la sortie 46 du conduit 40. Plus précisément, le diamètre interne d2 de la portion intermédiaire 50 de conduit selon le premier mode de réalisation diminue continument uniformément depuis l’entrée 42 jusqu’à la sortie 46 du conduit 40. La diminution de diamètre d2 du conduit tend à accélérer la circulation du gaz de fuite dans le conduit 40. La diminution uniforme du diamètre d2 de la portion intermédiaire 50 de conduit tend à limiter les pertes de charges dans le conduit 40, par rapport à de brusques changements de diamètre interne du conduit.
En référence conjointe aux figures 3 et 4, la sortie 46 du conduit 40 est formée par une rainure à travers la surface aval S4 du pied. Elle s’étend radialement depuis la portion intermédiaire 50 de conduit jusqu’à une région de jonction de la surface aval S4 et de la surface interne S9 du bord aval 34 de la plateforme interne 32. A cet égard, la sortie 46 s’étend sur une longueur l3 qui est sensiblement égale à la longueur radiale du pied 36. La largeur h3 de la sortie 46 est sensiblement constante.
La sortie 46 débouche dans la veine primaire 11 sous la plateforme interne 32, dans une région de faible pression de gaz, ce qui favorise l’écoulement du gaz de fuite à travers la sortie 46 et ce qui limite les perturbations aérodynamiques de l’écoulement dans la veine primaire 11 en aval de la sortie 46.
Par ailleurs, le mélange du gaz de fuite en sortie du conduit 40 avec le gaz ayant longé la pale 38 de distributeur de correspondante est retardé par le bord aval 34 de la plateforme interne 32 qui est situé radialement entre la sortie 46 et le bord de fuite BF de la pale 38 correspondante qu’il sépare physiquement. Le gaz de fuite à la sortie 46 du conduit peut également se mélanger avec le gaz de fuite ayant traversé le joint d’étanchéité tournant 15 le long de la surface interne S9 du bord aval 34 de la plateforme interne 32, avant que le gaz de fuite se mélange en aval du distributeur 30 dans la veine primaire 11 avec le gaz ayant longé la pale 38 du distributeur.
La sortie 46 du conduit 40 est alignée avec un bord de fuite BF de la pale 38 selon une direction T3 d’écoulement de gaz le long du bord de fuite BF, tout en étant à distance radiale de l’écoulement de gaz dans la veine primaire 11 le long du bord de fuite BF. La sortie 46 du conduit 40 est également alignée circonférentiellement avec le bord de fuite BF de la pale 38.
Le gaz de fuite en sortie 46 du conduit sort du conduit 40 avec une composante tangentielle d’écoulement T-T qui est localement parallèle à celle de l’écoulement du flux dans la veine primaire 11. Il en découle un meilleur mélange du gaz en sortie 46 du conduit et du gaz ayant longé la pale 38 du distributeur 30.
La position relative de la sortie 46 du conduit par rapport à celle de l’entrée 42 du conduit tend à accroître la différence de pression entre la pression du gaz en entrée 42 du conduit et la pression du gaz en sortie 46 du conduit, tout en limitant les pertes de charge dans le conduit 40 de réintroduction de gaz de fuite. Cela tend à accroitre la vitesse du gaz de fuite arrivant dans la veine primaire 11 de manière à ce que cette vitesse soit plus proche de celle du gaz s’écoulant dans la veine primaire 11 en ayant longé la pale 38. Le mélange du gaz de fuite et du gaz de la veine primaire 11 en est amélioré.
Le procédé de fabrication du distributeur 30 est décrit ci-dessous en référence aux figures 5 à 7.
Le procédé de fabrication 100 comprend la fabrication préalable du pied 36 du distributeur d’une part et de la piste en matériau abradable 37 d’autre part, avant de réaliser le conduit 40 de réintroduction de gaz de fuite.
La réalisation du conduit 40 comprend le perçage 101 de l’entrée 42 en référence à la , l’usinage 103 de la portion intermédiaire 50 de conduit en référence à la , et l’usinage 105 de la sortie 46 du conduit. Ces étapes peuvent être réalisées successivement, dans différents ordres, ou simultanément.
L’entrée 42 est percée dans la piste en matériau abradable 37 depuis la surface interne S3 de la piste en matériau abradable jusqu’à la surface radialement interne S2 du pied 36, notamment par électro usinage.
La portion intermédiaire 50 de conduit est réalisée par usinage d’une rainure sur la surface radialement interne S2 du pied 36, notamment par électro usinage.
La sortie 46 du conduit est réalisée par usinage d’une rainure sur la surface aval S4 du pied, notamment par électro usinage.
Le procédé de fabrication 100 comprend ensuite une étape 107 de fixation de la piste en matériau abradable 37 au pied 36 de distributeur 30, de manière à ce que l’entrée 42 du conduit 40 débouche dans la section d’entrée 51 de la portion intermédiaire 50 de conduit et à ce que la section de sortie 53 de la portion intermédiaire 50 de conduit débouche dans la sortie 46 du conduit. La piste en matériau abradable 37 est fixée au pied 36 par brasage.
Grâce au conduit 40 de réintroduction de gaz de fuite du distributeur 30 selon l’invention, le mélange du gaz ayant traversé le joint d’étanchéité tournant 15, du gaz en sortie 46 du conduit de réintroduction de gaz et du gaz ayant longé la pale 38 dans la veine primaire 11 est amélioré. La réintroduction du gaz de fuite en sortie 46 du conduit 40 perturbe moins l’écoulement de gaz dans la veine primaire 11, et le rendement de la turbomachine 1 est augmenté.
En particulier, la sortie 46 du conduit débouche dans une région de la turbine haute pression 8 dans laquelle la pression du gaz est faible, ce qui favorise le mélange du gaz de fuite avec l’écoulement dans la veine primaire 11, tout en limitant les perturbations aérodynamiques de l’écoulement dans la veine primaire 11.
Par ailleurs, le distributeur 30 peut être fabriqué facilement, du fait de la relative simplicité de réalisation du conduit 40 de réintroduction de gaz de fuite.
Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l’homme du métier à l’invention qui vient d’être décrite sans sortir du cadre de l’exposé de l’invention.
La turbomachine 1 peut avoir une structure différente. En variante, la turbomachine 1 est par exemple un turbopropulseur ou un turbomoteur.
La turbine selon le premier mode de réalisation peut être une turbine basse pression 9 de turbomachine.
En variante, le joint d’étanchéité tournant 15 comporte d’autres joints tels qu’un joint à brosse ou un joint radial segmenté, entre la piste en matériau abradable 37 et la virole interdisque24. Le joint d’étanchéité peut comporter au moins trois léchettes 29 plutôt que deux léchettes 29.
En variante, le distributeur 30 peut être un distributeur du premier étage de turbine haute pression 8.
Le distributeur 30 peut être monobloc ou non. Il peut comporter une seule pale 38. Le distributeur 30 peut être divisé en secteurs angulaires aubagés ou s’étendre sur sensiblement toute la longueur circonférentielle de la turbine autour de l’axe longitudinal AX.
La structure du distributeur 30 peut varier. Il peut comporter par exemple une échasse entre le pied 36 et la plateforme radialement interne 32. Dans ce cas, la portion intermédiaire de conduit 50 traverse notamment l’échasse.
La forme du conduit 40 de réintroduction de gaz de fuite peut varier. En particulier, la diminution du diamètre d2 de la portion intermédiaire 50 de conduit peut être non uniforme. La portion intermédiaire 50 peut être réalisée par usinage d’une rainure d’une surface radialement externe de la piste en matériau abradable 37.
L’entre 42 et/ou la sortie 46 peuvent comporter une composante axiale vers l’aval. En plus ou en variante, l’entrée 42 et/ou la sortie 46 peuvent comporter une composante tangentielle. Néanmoins, le conduit 40 du distributeur selon le premier mode de réalisation est particulièrement aisé à réaliser.
En variante, la sortie 46 peut comporter une largeur h3 non uniforme, par exemple en s’évasant en s’éloignant de la portion intermédiaire 50 de conduit.
Le distributeur 30 peut être réalisé par fabrication additive.
Claims (11)
- Distributeur (30) pour turbine (8) de turbomachine (1), le distributeur (30) s’étendant autour d’un axe longitudinal (AX), le distributeur (30) comprenant une plateforme radialement interne (32) configurée pour délimiter radialement vers l’intérieur une veine (11) d’écoulement de gaz de turbomachine, au moins une pale (38) s’étendant radialement vers l’extérieur depuis la plateforme radialement interne (32) et un pied (36) s’étendant radialement vers l’intérieur depuis la plateforme radialement interne (32), le pied (36) étant revêtu d’une piste en matériau abradable (37) d’un joint d’étanchéité tournant de turbomachine (1),
caractérisé en ce que le distributeur (30) comprend un conduit (40) de réintroduction de gaz de fuite dans la veine (11) d’écoulement de gaz de turbomachine, le conduit (40) comprenant une entrée (42) débouchant à travers la piste en matériau abradable (37), une sortie (46) débouchant à travers une surface aval (S4) du pied (36) du distributeur (30), et une portion intermédiaire (50) de conduit qui s’étend depuis l’entrée (42) jusqu’à la sortie (46), la portion intermédiaire (50) de conduit étant orientée avec une composante tangentielle (T1) relativement à l’axe longitudinal (AX). - Distributeur (30) selon la revendication précédente, dans lequel la portion intermédiaire (50) de conduit a un diamètre interne (d2) qui diminue depuis l’entrée (42) jusqu’à la sortie (46) du conduit (40), le diamètre interne (d2) de la portion intermédiaire (50) de conduit diminuant de préférence continument depuis l’entrée (42) jusqu’à la sortie (46) du conduit (40).
- Distributeur (30) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la portion intermédiaire (50) de conduit est incurvée en direction de la sortie (46) du conduit (40).
- Distributeur (30) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la portion intermédiaire (50) de conduit s’étend avec une composante axiale (T2) vers l’aval depuis l’entrée (42) du conduit (40) jusqu’à la sortie (46) du conduit (40), en étant délimité radialement par la piste en matériau abradable (37) et le pied (36) de distributeur.
- Distributeur (30) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la portion intermédiaire (50) de conduit s’étend avec une composante axiale (T2) vers l’aval depuis l’entrée (42) du conduit (40) jusqu’à la sortie (46) du conduit (40), la portion intermédiaire (50) de conduit étant sensiblement à équidistance de l’axe longitudinal (AX) depuis l’entrée (42) du conduit (40) jusqu’à la sortie (46) du conduit (40).
- Distributeur (30) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’entrée (42) du conduit (40) s’étend à travers la piste en matériau abradable (37) depuis une surface radialement interne (S3) de la piste en matériau abradable (37) jusqu’à la portion intermédiaire (50) de conduit, et/ou
dans lequel la sortie (46) du conduit (40) est une rainure du pied (36) s’étendant depuis la portion intermédiaire (50) de conduit jusqu’à la surface aval (S4) du pied (36) de distributeur (30) qui est située radialement vers l’intérieur par rapport à la plateforme radialement interne (32), et/ou
dans lequel la portion intermédiaire (50) de conduit est une rainure réalisée sur une surface radialement interne (S2) du pied (36) à laquelle est fixée la piste en matériau abradable (37). - Distributeur (30) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’entrée (42) du conduit (40) est orientée radialement depuis la surface interne de la piste en matériau abradable (37) jusqu’à la portion intermédiaire (50) de conduit et/ou dans lequel la sortie (46) du conduit (40) est orientée radialement depuis la portion intermédiaire (50) de conduit jusqu’à la surface aval du pied (36).
- Distributeur (30) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la sortie (46) du conduit (40) est sensiblement alignée avec un bord de fuite (BF) de la pale (38) selon une direction (T3) d’écoulement de gaz le long du bord de fuite (BF).
- Turbine (8) pour turbomachine (1) comprenant un distributeur (30) selon l’une quelconque des revendications précédentes, le distributeur (30) étant de préférence un distributeur (30) d’un deuxième étage de turbine haute pression (8) de turbomachine (1) qui est située axialement entre une roue (21) de rotor d’un premier étage de turbine haute pression (8) et une roue (22) de rotor d’un deuxième étage de turbine haute pression (8),
la turbine comprenant une cavité (23) de gaz de fuite située radialement à l’intérieur par rapport au distributeur (30), et un joint d’étanchéité tournant (15) qui comporte la piste en matériau abradable (37) et deux léchettes (29) qui sont configurées pour être en contact de la piste en matériau abradable (37) en étant mobiles en rotation relativement à la piste en matériau abradable (37), le joint d’étanchéité tournant (15) étant de préférence un joint d’étanchéité à labyrinthe, l’entrée (42) du conduit (40) étant de préférence située entre les deux léchettes (29). - Turbomachine (1) comprenant une turbine (8) selon la revendication précédente, la turbomachine (1) étant de préférence une turbomachine d’aéronef.
- Procédé de fabrication d’un distributeur (30) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, comprenant :
un perçage de l’entrée (42) du conduit (40) dans la piste en matériau abradable (37), la réalisation de la portion intermédiaire (50) de conduit par usinage d’une rainure le long d’une surface radialement interne (S2) du pied (36) de distributeur (30), et la réalisation de la sortie (46) du conduit (40) par usinage d’une rainure le long de la surface aval (S4) du pied (36) de distributeur (30), et
la fixation de la piste en matériau abradable (37), de préférence par brasage, au pied (36) de distributeur (30), de manière à ce que l’entrée (42) du conduit (40) débouche dans la portion intermédiaire (50) de conduit et à ce que la portion intermédiaire (50) de conduit débouche dans la sortie (46).
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