FR3125316A1 - Element abradable comportant un temoin d'usure - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un élément abradable (14) pour turbine de turbomachine comportant une face abradable (15) centrée sur un axe principal A de l'élément abradable (14) et comportant un témoin d'usure (22) formé sur la face abradable (15), caractérisé en ce que le témoin d'usure (22) comporte une pluralité de rainures (24) décalées les unes par rapport aux autres, parmi lesquelles au moins une première rainure ayant une première profondeur et au moins une deuxième rainure ayant une deuxième profondeur différente de la profondeur de la première rainure. Figure pour l’abrégé : figure 2

Description

ELEMENT ABRADABLE COMPORTANT UN TEMOIN D'USURE
L'invention concerne un élément abradable pour turbomachine d'aéronef, qui comporte un témoin d'usure apte à être consulté sans avoir à être démonté ni à démonter une partie de la turbomachine.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
Un élément abradable est un composant de turbomachine qui est porté par une face interne du stator de la turbomachine et qui est situé en face d'aubes mobiles de la turbomachine. Il permet ainsi d'établir une certaine étanchéité aux gaz de l'étage de la turbomachine.
Lors du fonctionnement de la turbomachine, le stator et les aubes mobiles se dilatent de façon différente, ce qui amène parfois les extrémités libres des aubes à se rapprocher du stator.
L'élément abradable est porté par le stator et les extrémités des aubes viennent alors frotter contre cet élément abradable, pour maintenir un jeu radial entre les aubes et le stator, sans nuire à l'étanchéité aux gaz.
Les extrémités libres des aubes portent des léchettes qui, en venant en contact avec l'élément abradable, forment des sillons annulaires dans celui-ci.
Lors de la conception de la turbomachine, l'évaluation de la profondeur de ces sillons permet de déterminer les jeux dans l'étage considéré, en fonctionnement.
L'évaluation de cette usure de l'élément abradable s'effectue généralement au moyen d'endoscopes qui sont introduits à proximité du matériau abradable, ou bien en démontant la turbomachine.
L'utilisation d'endoscopes rend l'évaluation de la profondeur des sillons difficiles car il n'y a pas de repères visuels permettant de définir la valeur des sillons. Il y a alors une incertitude sur la valeur qui pourrait être mesurée. Le démontage partiel de la turbomachine est particulièrement complexe et couteux à mettre en œuvre.
Le document FR-3072413 décrit un élément abradable possédant un témoin d'usure qui est destiné à être apposé sur une paroi de l'élément abradable, et qui porte des repères permettant d'évaluer la profondeur des sillons.
Ce type de témoin d'usure a besoin d'être positionné au niveau de chaque sillon qui doit être formé.
Aussi, le témoin d'usure est adapté à un élément abradable réalisé en un matériau formant un nid d'abeille, il n'est pas adapté à un élément abradable formant un bloc plein.
L'invention a pour but de proposer un élément abradable comportant un témoin d'usure pouvant être contrôlé visuellement et de manière simple.
L'invention propose un élément abradable pour turbine de turbomachine comportant une face abradable centrée sur un axe principal A de l'élément abradable et comportant un témoin d'usure formé sur la face abradable, caractérisé en ce que le témoin d'usure comporte une pluralité de rainures décalées les unes par rapport aux autres, dont la profondeur de chaque rainure dans la face abradable est différente de la profondeur de chacune des autres rainures du témoin d'usure.
De préférence, les rainures du témoin d'usure sont parallèles à une direction axiale par rapport à l'axe principal A de l'élément abradable et sont décalées les unes par rapport à l'autre selon une direction orthogonale à un plan passant par l'axe principal A.
De préférence, chaque rainure du témoin d'usure s'étend sur toute la dimension axiale de l'élément abradable.
De préférence, l'élément abradable consiste en une structure de type nid d'abeille définissant des puits radiaux qui débouchent dans la face abradable, ladite structure comportant notamment des parois radiales qui sont perpendiculaires à l'axe principal A, et que chaque rainure est formée dans une pluralité de parois radiales qui sont alignées axialement.
De préférence, les rainures sont formées par usinage de la face abradable.
De préférence, l'élément abradable s consiste en un secteur d'anneau ou un anneau centré sur l'axe principal A, et chaque rainure s'étend dans un plan radial passant par l'axe principal A et sont décalées angulairement autour de l'axe principal selon un même angle.
De préférence, l'élément abradable comporte plusieurs témoins d'usure répartis angulairement autour de l'axe principal A.
est une section d'un étage de turbomachine comportant un élément abradable.
est une représentation schématique en perspective d'un élément abradable comportant un témoin d'usure selon l'invention.
est une vue similaire à celle de la , montrant l'élément abradable sur lequel un sillon est formé et la profondeur du sillon peut être évaluée par le témoin d'usure.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE L’INVENTION
On a représenté à la un étage de turbine d'une turbomachine, notamment d'une turbomachine d'aéronef.
Cet étage comporte une pluralité d'aubes 10 s'étendant radialement par rapport à un axe principal A de la turbomachine, qui sont portées par un rotor (non représenté) et il comporte une portion de stator 12 coaxiale à l'axe principal A, qui entoure les aubes 10.
Comme on l'a dit précédemment, compte tenu des dilatations différentielles qui ont lieu lors du fonctionnement de la turbomachine, un jeu radial est présent entre la face interne du stator 12 et l'extrémité radiale externe 10A des aubes 10.
Cette face interne est en outre recouverte par un élément abradable 14 situé au droit de l'extrémité radiale externe 10A des aubes 10.
L'élément abradable 14 comporte une face radiale interne 15 qui est située en vis-à-vis des aubes 10. Cette face radiale interne 15 est une face abradable, c’est-à-dire c'est avec celle-ci que les aubes 10 sont aptes à venir en contact.
L'extrémité radiale externe 10A de chaque aube 10 comporte en outre des léchettes 16 radiales qui sont aptes à venir en contact avec la face interne 15 de l'élément abradable 14.
Ce contact des léchettes 16 avec la face interne 15 de l'élément abradable produit un sillon 18 dans la face interne 15 de l'élément abradable 14, comme on peut le voir par exemple à la .
Sur les figures 2 et 3, l'élément abradable est réalisé à partir d'une structure dite en nid d'abeille, réalisée par assemblage d'une pluralité de tôles mises en forme par pliage ou emboutissage.
Ces tôles délimitent des puits 20 de section hexagonale et s'étendant radialement par rapport à l'axe principal A. Chaque puits 20 débouche à son extrémité radiale interne dans la face radiale interne 15 de l'élément abradable 14
Selon un autre mode de réalisation non représenté, l'élément abradable 14 consiste en un bloc plein possédant une face radiale interne 15.
De préférence, l'élément abradable 14 a une forme annulaire centrée sur l'axe principal A ou est en forme d'un secteur d'anneau centré sur l'axe principal A. la face radiale interne 15 de l'élément abradable 14 est ainsi de forme annulaire ou en forme d'un secteur d'anneau.
L'élément abradable 14 comporte aussi un témoin d'usure 22 qui a pour but de permettre une évaluation de la profondeur des sillons 18 formés par les léchettes 16 dans sa face radiale interne 15.
De préférence, le témoin d'usure 22 consiste en une pluralité de rainure 24, dont la profondeur des rainures 24 sont différentes les unes des autres.
Selon le mode de réalisation représenté aux figures, le témoin d'usure comporte trois rainures 24, à savoir une première rainure 24 ayant une première profondeur, une deuxième rainure 24 ayant une deuxième profondeur différente de la profondeur de la première rainure 24 et une troisième rainure 24 ayant une troisième profondeur différente de la profondeur de la première rainure 24 et différente de la profondeur de la deuxième rainure.
Il sera compris que l'invention n'est pas limitée à ce nombre de rainures 24 qui peut être plus important. En particulier, le témoin d'usure 22 peut comporter plusieurs rainures 24 ayant une même profondeur.
Les profondeurs des rainures 24, mesurées selon la direction radiale par rapport à l'axe principal A diffèrent les unes des autres selon un pas prédéfini permettant d'offrir une évaluation de l'usure de l'élément abradable 14.
Selon un mode de réalisation préféré, les rainures 24 sont décalées les unes par rapport aux autres selon une direction circonférentielle de la face radiale interne 15, c’est-à-dire selon une direction perpendiculaire à un plan axial passant par l'axe principal A.
Aussi, les rainures 24 sont réparties pour que leurs profondeurs soient croissantes selon la direction d'alignement, dans un sens ou dans l'autre. Ainsi, les léchettes 16 rencontrent des rainures de profondeur croissante ou décroissante lors de leur rotation autour de l'axe principal A.
Les rainures 24 sont parallèles les unes aux autres et s'étendent principalement selon la direction axiale.
Selon une variante de réalisation (non représentée) les rainures sont de forme principale hélicoïdale.
De préférence, la longueur axiale de chaque rainure 24 est sensiblement égale à la longueur axiale de l'élément abradable 14. Ainsi, les rainures 24 peuvent montrer l'usure de l'élément abradable 14 en tout point.
La production des rainures 24 est relativement aisée puisqu'elle consiste à usiner localement l'élément abradable 14.
Lorsque l'élément abradable 14 consiste en un bloc plein, il n'y a en outre aucune précaution à prendre concernant la localisation des rainures 24.
Lorsque l'élément abradable 14 est réalisé à partir d'une structure en nid d'abeille, comme on l'a dit précédemment, celui-ci est formé d'une pluralité de puits 20 radiaux.
Ces puits 20 sont délimités par des parois radiales formées à partir des tôles mises en forme et assemblées, qui sont ici six parois.
De préférence, parmi ces parois, deux parois 26 délimitant un puits 20 sont parallèles entre elles et s'étendent dans deux plans perpendiculaires à l'axe principal A.
Ces parois 26 seront désignées par la suite parois radiales.
Selon un agencement préféré, les puits radiaux 20 forment des alignements axiaux et par conséquent, les parois radiales 26 de l'élément abradable forment elles aussi plusieurs alignements axiaux imbriqués les uns avec les autres.
Selon un mode de réalisation préféré du témoin d'usure 22, chaque rainure 24 est formée dans un alignement de parois radiales 26.
Ces parois radiales 26 sont perpendiculaires à la direction principale de chaque rainure 24, ce qui facilite la réalisation de la rainure par usinage.
La description qui précède fait référence à un seul témoin d'usure 22 formé sur l'élément abradable 14.
L'élément abradable 14 étant un élément de révolution ou un secteur d'anneau, il sera compris qu'il peut comporter plusieurs témoins d'usure 22. Ces témoins d'usure sont alors répartis de manière régulière autour de l'axe principal A, pour permettre une inspection visuelle de l'élément abradable à partir de tout point de la turbomachine.
Comme on peut le voir à la , selon l'usure de l'élément abradable 14 et plus particulièrement lorsque la profondeur des sillons 18 est supérieure à la profondeur d'une rainure 24, cette rainure 24 n'est alors plus visible au niveau de ce sillon 18.
Ainsi, en inspectant le nombre de rainures qui sont encore visibles ou non, il est possible d'évaluer la profondeur du sillon 18 et donc d'évaluer l'usure de l'élément abradable 14.

Claims (9)

  1. Elément abradable (14) pour turbine de turbomachine comportant une face abradable (15) centrée sur un axe principal A de l'élément abradable (14) et comportant un témoin d'usure (22) formé sur la face abradable (15),
    caractérisé en ce que
    le témoin d'usure (22) comporte une pluralité de rainures (24) décalées les unes par rapport aux autres, parmi lesquelles au moins une première rainure ayant une première profondeur et au moins une deuxième rainure ayant une deuxième profondeur différente de la profondeur de la première rainure.
  2. Elément abradable (14) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le témoin d'usure comporte en outre au moins une troisième rainure ayant une troisième profondeur différente de la profondeur de la première rainure et différente de la profondeur de la deuxième rainure.
  3. Elément abradable (14) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le témoin d'usure (22) comporte plusieurs rainures (24) ayant une même profondeur.
  4. Elément abradable (14) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les rainures (24) du témoin d'usure (22) sont parallèles à une direction axiale par rapport à l'axe principal A de l'élément abradable (14) et sont décalées les unes par rapport à l'autre selon une direction orthogonale à un plan passant par l'axe principal A
  5. Elément abradable (14) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chaque rainure (24) du témoin d'usure (22) s'étend sur toute la dimension axiale de l'élément abradable (14)
  6. Elément abradable (14) selon l'une quelconque des revendications précédentes, qui consiste en une structure de type nid d'abeille définissant des puits (20) radiaux qui débouchent dans la face abradable (15), ladite structure comportant notamment des parois radiales (26) qui sont perpendiculaires à l'axe principal A,
    caractérisé en ce que chaque rainure (24) est formée dans une pluralité de parois radiales (26) qui sont alignées axialement.
  7. Elément abradable (14) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les rainures sont formées par usinage de la face abradable (15).
  8. Elément abradable (14) selon l'une quelconque des revendications précédentes, qui consiste en un secteur d'anneau ou un anneau centré sur l'axe principal A, caractérisé en ce que chaque rainure (24) s'étend dans un plan radial passant par l'axe principal A et sont décalées angulairement autour de l'axe principal selon un même angle.
  9. Elément abradable (14) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que il comporte plusieurs témoins d'usure (22) répartis angulairement autour de l'axe principal A.
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