FR3127524A1 - Turbomachine stator part with tangentially retained retaining ring - Google Patents

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Abstract

Partie statorique de turbomachine comprenant un carter (22), au moins un aubage fixe statorique (24) et un anneau (26) de maintien dudit aubage (24) monté dans une gorge annulaire (22a) du carter (22), ledit anneau (26) de maintien présentant une forme annulaire comprenant deux extrémités libres (26a, 26b) espacées circonférentiellement l’une de l’autre. Le carter (22) comprend, sur sa surface intérieure une encoche (23) pratiquée localement dans le fond de la gorge annulaire (22a), et l’anneau (26) de maintien comprend un tenon (28a, 28b) de retenue circonférentielle s’étendant respectivement depuis chacune des extrémités libres (26a, 26b) dudit anneau (26) dans l’encoche (23) du carter (22). Figure pour l’abrégé : Fig 3Turbomachine stator part comprising a casing (22), at least one stationary stator vane (24) and a ring (26) for holding said vane (24) mounted in an annular groove (22a) of the casing (22), said ring ( 26) holding having an annular shape comprising two free ends (26a, 26b) spaced circumferentially from one another. The housing (22) comprises, on its inner surface, a notch (23) made locally in the bottom of the annular groove (22a), and the retaining ring (26) comprises a pin (28a, 28b) for circumferential retention s extending respectively from each of the free ends (26a, 26b) of said ring (26) into the notch (23) of the housing (22). Figure for abstract: Fig 3

Description

Partie statorique de turbomachine à anneau de maintien retenu tangentiellementTurbomachine stator part with tangentially retained retaining ring

Domaine technique de l’inventionTechnical field of the invention

La présente invention concerne le domaine des turbomachines, telles qu’un turboréacteur ou un turbopropulseur d’avion.The present invention relates to the field of turbomachines, such as a turbojet or an aircraft turboprop.

Plus particulièrement, la présente invention concerne les systèmes d’arrêt axial des distributeurs basse pression d’une turbine basse pression.More particularly, the present invention relates to the axial shutdown systems of the low pressure distributors of a low pressure turbine.

Etat de la technique antérieureState of the prior art

La issue du document FR 3 061 741 représente une vue en coupe axiale d’un exemple d’une partie d’une turbine 1 basse pression de turbomachine 2. La turbine 1 comprend un carter fixe 3, un arbre de turbine 4 sur lequel sont montés plusieurs étages 5 successifs comportant chacun une roue à aubes 6 et un distributeur 7. Le distributeur comprend une plate-forme interne 7a et une plate-forme externe 7b entre lesquelles s’étendent des pâles 7c. La turbine comprend pour chaque étage de turbine, un anneau 8 monté fixement dans le carter 3 et formé de plusieurs secteurs angulaires adjacents, identiques et répartis sur toute la circonférence. La plate-forme externe 7b du distributeur 7 est ainsi intercalée axialement entre un anneau 8 situé en amont du distributeur 7 et un anneau 8 situé en aval du distributeur.There from document FR 3 061 741 shows an axial sectional view of an example of a part of a low pressure turbine 1 of a turbomachine 2. The turbine 1 comprises a fixed casing 3, a turbine shaft 4 on which are mounted several successive stages 5 each comprising a paddle wheel 6 and a distributor 7. The distributor comprises an internal platform 7a and an external platform 7b between which blades 7c extend. The turbine comprises for each turbine stage, a ring 8 fixedly mounted in the casing 3 and formed of several adjacent angular sectors, identical and distributed over the entire circumference. The external platform 7b of the distributor 7 is thus interposed axially between a ring 8 located upstream of the distributor 7 and a ring 8 located downstream of the distributor.

Classiquement, afin de réaliser l’arrêt axial des distributeurs basse pression d’une turbine basse pression, un anneau de maintien axial est monté dans une gorge circonférentielle pratiquée sur le carter de la turbine basse pression. Un tel anneau comprend généralement une coupure circonférentielle afin de pouvoir se déformer lors du montage dans le carter.Conventionally, in order to achieve the axial stop of the low pressure distributors of a low pressure turbine, an axial retaining ring is mounted in a circumferential groove made on the casing of the low pressure turbine. Such a ring generally comprises a circumferential cut in order to be able to deform during assembly in the casing.

Le rôle de l’anneau de maintien est de garantir l’arrêt axial en fonctionnement de la couronne de distributeurs basse pression par un contact axial sur l’ensemble de chaque distributeur.The role of the retaining ring is to guarantee the axial stop in operation of the crown of low pressure distributors by an axial contact on all of each distributor.

On retrouve généralement un tel anneau de maintien sur l’ensemble des étages de la turbine basse pression.Such a retaining ring is generally found on all the stages of the low pressure turbine.

Les figures 2A et 2B illustrent très schématiquement un étage 10 d’une turbine basse pression d’une turbomachine comprenant un carter 12 de turbine, un distributeur basse pression 14 et un anneau 16 de maintien axial monté dans une gorge prévue sur le carter. L’anneau 16 de maintien présente une forme annulaire comprenant deux extrémités libres 16a, 16b séparées circonférentiellement par une distance D1. L’anneau 16 de maintien comprend une portion principale 17a montée dans une gorge 12a annulaire prévue sur la surface intérieure du carter 12 et une portion 17b de maintien s’étendant radialement vers l’intérieur au-delà de la gorge 12a du carter 12. La portion 17b de maintien forme une portion d’appui axial pour le distributeur 14 basse pression.FIGS. 2A and 2B very schematically illustrate a stage 10 of a low pressure turbine of a turbomachine comprising a turbine casing 12, a low pressure distributor 14 and an axial holding ring 16 mounted in a groove provided on the casing. The retaining ring 16 has an annular shape comprising two free ends 16a, 16b separated circumferentially by a distance D1. The retaining ring 16 comprises a main portion 17a mounted in an annular groove 12a provided on the inner surface of the casing 12 and a retaining portion 17b extending radially inwards beyond the groove 12a of the casing 12. The holding portion 17b forms an axial bearing portion for the low pressure distributor 14 .

Lors du fonctionnement de la turbomachine, les températures élevées sur les étages en amont de la turbine basse pression génèrent la déformation, et notamment le fluage des éléments de la turbine. Le carter de la turbine basse pression, ainsi que les anneaux de maintien vont ainsi se dilater.During operation of the turbomachine, the high temperatures on the stages upstream of the low-pressure turbine generate deformation, and in particular creep, of the elements of the turbine. The casing of the low pressure turbine, as well as the retaining rings will thus expand.

Les anneaux de maintien se déforment tangentiellement, ce qui génère l’agrandissement de la coupure circonférentielle entre les extrémités libres de chacun des anneaux. Au fur et à mesure des cycles de fonctionnement, les anneaux de maintien vont se déformer de manière irréversible.The retaining rings deform tangentially, which generates the enlargement of the circumferential cut between the free ends of each of the rings. As the operating cycles progress, the retaining rings will deform irreversibly.

Toutefois, lorsque la distance circonférentielle D2 entre les extrémités libres 16a, 16b de chacun des anneaux 16 devient supérieure à la dimension circonférentielle des secteurs des distributeurs 14 basse pression, les distributeurs ne sont plus maintenus axialement par l’anneau de maintien correspondant, comme on peut le voir sur la .However, when the circumferential distance D2 between the free ends 16a, 16b of each of the rings 16 becomes greater than the circumferential dimension of the sectors of the low pressure distributors 14, the distributors are no longer held axially by the corresponding retaining ring, as can see it on the .

Le défaut de retenue axial d’un distributeur implique le recul axial du distributeur dans la veine jusqu’à ce qu’il vienne en contact axial avec la couronne d’aubes mobiles, notamment au niveau du pied d’aube. Un tel contact génère la dégradation du distributeur et de la couronne d’aubes par frottement, voire la destruction de la couronne d’aubes qui aura pour effet de détruire les étages aval de la turbine.The lack of axial retention of a distributor involves the axial recoil of the distributor in the stream until it comes into axial contact with the crown of moving blades, in particular at the level of the blade root. Such contact causes damage to the distributor and the blade crown by friction, or even the destruction of the blade crown which will have the effect of destroying the downstream stages of the turbine.

Une telle dégradation de la couronne d’aubes se produit également lorsqu’un distributeur basse pression est partiellement recouvert par l’anneau de maintien, c’est-à-dire qu’une seule de ses extrémités est recouverte par l’anneau de maintien. En effet, dans ce cas, le distributeur recule axialement uniquement au niveau de son extrémité non recouverte par l’anneau de maintien. Ainsi, le distributeur pivote.Such degradation of the crown of blades also occurs when a low pressure distributor is partially covered by the retaining ring, i.e. only one of its ends is covered by the retaining ring . Indeed, in this case, the distributor moves back axially only at its end not covered by the retaining ring. Thus, the distributor rotates.

La déformation des anneaux de maintien n’est pas visible par endoscopie. Il est nécessaire de procéder à la dépose de la turbine afin de constater une telle déformation.The deformation of the retaining rings is not visible by endoscopy. It is necessary to remove the turbine in order to observe such deformation.

La présente invention a donc pour but de palier les inconvénients des systèmes précités et d’améliorer la retenue axiale des distributeurs basse pression d’une turbine basse pression d’une turbomachine.The object of the present invention is therefore to overcome the drawbacks of the aforementioned systems and to improve the axial retention of the low pressure distributors of a low pressure turbine of a turbomachine.

L’invention a donc pour objet une partie statorique de turbomachine comprenant un carter, au moins un aubage fixe statorique ou distributeur et un anneau de maintien dudit aubage monté dans une gorge annulaire du carter. Ledit anneau de maintien présente une forme annulaire comprenant deux extrémités libres espacées circonférentiellement l’une de l’autre.The subject of the invention is therefore a stator part of a turbomachine comprising a casing, at least one fixed stator or distributor blading and a retaining ring for said blading mounted in an annular groove of the casing. Said retaining ring has an annular shape comprising two free ends spaced circumferentially from each other.

Le carter comprend, sur sa surface intérieure une encoche pratiquée localement dans le fond de la gorge annulaire, et l’anneau de maintien comprend un tenon de retenue circonférentielle s’étendant respectivement depuis chacune des extrémités libres dudit anneau dans l’encoche du carter.The casing comprises, on its inner surface, a notch made locally in the bottom of the annular groove, and the retaining ring comprises a circumferential retaining stud extending respectively from each of the free ends of said ring into the notch of the casing.

Ainsi, l’aubage fixe est retenu axialement par l’anneau de maintien qui est en butée tangentielle via ses tenons dans l’encoche du carter.Thus, the stationary blading is retained axially by the retaining ring which is in tangential abutment via its tenons in the notch of the casing.

Avantageusement, l’encoche est délimitée circonférentiellement par deux parois radiales destinées chacune à former une butée tangentielle pour un tenon correspondant de l’anneau de maintien.Advantageously, the notch is delimited circumferentially by two radial walls each intended to form a tangential abutment for a corresponding tenon of the retaining ring.

Par exemple, l’anneau de maintien comprend une portion principale montée dans la gorge annulaire prévue sur la surface intérieure du carter et une portion de maintien s’étendant radialement vers l’intérieur au-delà de la gorge du carter, du côté opposé au tenons, ladite portion de maintien formant une portion d’appui axial pour l’aubage fixe statorique.For example, the retaining ring comprises a main portion mounted in the annular groove provided on the inner surface of the casing and a retaining portion extending radially inwards beyond the groove of the casing, on the side opposite the tenons, said holding portion forming an axial bearing portion for the stationary stator vane.

Selon un second aspect, l’invention concerne une turbine basse pression de turbomachine comprenant une partie statorique telle que définie précédemment et dans laquelle l’aubage fixe statorique est un distributeur basse pression.According to a second aspect, the invention relates to a low-pressure turbomachine turbine comprising a stator part as defined previously and in which the fixed stator blade is a low-pressure distributor.

Selon un autre aspect, l’invention concerne une turbomachine comprenant une turbine passe pression telle que définie précédemment.According to another aspect, the invention relates to a turbomachine comprising a pressure pass turbine as defined previously.

D'autres buts, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins indexés sur lesquels :Other aims, characteristics and advantages of the invention will appear on reading the following description, given solely by way of non-limiting example, and made with reference to the indexed drawings on which:

illustre une vue en coupe axiale d’un exemple connu d’une partie d’une turbine basse pression de turbomachine ; illustrates a view in axial section of a known example of part of a turbomachine low-pressure turbine;

illustre très schématiquement une section d’un étage d’une turbine basse pression d’une turbomachine comprenant un anneau de maintien ; very schematically illustrates a section of a stage of a low-pressure turbine of a turbomachine comprising a retaining ring;

est une vue partielle en coupe IB de l’étage d’une turbine basse pression d’une turbomachine selon la , dans une position initiale non déformée de l’anneau de maintien ; is a partial sectional view IB of the stage of a low pressure turbine of a turbomachine according to the , in an undeformed initial position of the retaining ring;

est une vue partielle en coupe IB de l’étage d’une turbine basse pression d’une turbomachine selon la , dans une position déformée de l’anneau de maintien ; is a partial sectional view IB of the stage of a low pressure turbine of a turbomachine according to the , in a deformed position of the retaining ring;

est une vue partielle en coupe d’un étage d’une turbine basse pression d’une turbomachine selon un mode de réalisation, dans une position non déformée d’un anneau de maintien ; et is a partial sectional view of a stage of a low pressure turbine of a turbomachine according to one embodiment, in an undeformed position of a retaining ring; And

est une vue partielle en coupe d’un étage d’une turbine basse pression d’une turbomachine selon la , dans une position déformée de l’anneau de maintien. is a partial sectional view of a stage of a low pressure turbine of a turbomachine according to the , in a deformed position of the retaining ring.

Dans la suite de la description, les termes « amont » et « aval » sont définis par rapport au sens de circulation de l’air dans la turbomachine. Les termes « intérieur » et « extérieur » sont définis par rapport à une direction radiale à l’axe principal longitudinal X-X de la turbomachine, l’intérieur étant plus proche de l’axe principal que l’extérieur.In the rest of the description, the terms “upstream” and “downstream” are defined with respect to the direction of air circulation in the turbomachine. The terms "inner" and "outer" are defined with respect to a direction radial to the main longitudinal axis X-X of the turbomachine, the inner being closer to the main axis than the outer.

Exposé détaillé d’au moins un mode de réalisationDetailed description of at least one embodiment

Sur la est représentée très schématiquement une coupe partielle longitudinale d’un étage d’une turbine 20 basse pression d’une turbomachine 20, d’axe général longitudinal X-X. La présente invention peut également s’appliquer à une turbine haute pression ou à tous les moteurs nécessitant une butée axiale d’un élément statorique.On the a partial longitudinal section of a stage of a low-pressure turbine 20 of a turbomachine 20, with a general longitudinal axis XX, is shown very schematically. The present invention can also be applied to a high pressure turbine or to all motors requiring an axial abutment of a stator element.

L’étage 20 de turbine basse pression comprenant un carter 22 de turbine, un distributeur 24 basse pression ou un aubage fixe et un anneau 26 de maintien axial du distributeur 24 basse pression.The low-pressure turbine stage 20 comprising a turbine casing 22, a low-pressure distributor 24 or fixed blading and a ring 26 for axially retaining the low-pressure distributor 24.

Le carter 22 comprend, sur sa surface intérieure, une gorge 22a annulaire et une encoche 23 pratiquée localement dans le fond de la gorge 22a. L’encoche 23 est délimitée circonférentiellement par deux parois 23a, 23b radiales.The casing 22 comprises, on its inner surface, an annular groove 22a and a notch 23 made locally in the bottom of the groove 22a. The notch 23 is delimited circumferentially by two radial walls 23a, 23b.

L’anneau 26 de maintien comprend une portion principale 27a montée dans la gorge 22a annulaire prévue sur la surface intérieure du carter 22 et une portion 27b de maintien s’étendant radialement vers l’intérieur au-delà de la gorge 22a du carter 22. La portion 27b de maintien forme une portion d’appui axial pour le distributeur 24 basse pression.The retaining ring 26 comprises a main portion 27a mounted in the annular groove 22a provided on the inner surface of the casing 22 and a retaining portion 27b extending radially inwards beyond the groove 22a of the casing 22. The retaining portion 27b forms an axial support portion for the low pressure distributor 24 .

L’anneau 26 de maintien présente une forme annulaire comprenant deux extrémités libres 26a, 26b séparées circonférentiellement par une distance D3 en position nominale de la turbomachine, visible sur la .The retaining ring 26 has an annular shape comprising two free ends 26a, 26b separated circumferentially by a distance D3 in the nominal position of the turbomachine, visible on the .

L’anneau 26 de maintien comprend en outre un tenon 28a, 28b de retenue circonférentielle s’étendant respectivement depuis une extrémité libre 26a, 26b de l’anneau dans l’encoche 23 du carter 22.The retaining ring 26 further comprises a circumferential retaining tenon 28a, 28b extending respectively from a free end 26a, 26b of the ring into the notch 23 of the casing 22.

Lors du fonctionnement de la turbomachine, visible sur la , les températures élevées sur les étages en amont de la turbine basse pression génèrent la déformation, et notamment le fluage de l’anneau 26 de maintien.During the operation of the turbomachine, visible on the , the high temperatures on the stages upstream of the low pressure turbine generate the deformation, and in particular the creep of the retaining ring 26.

L’anneau 26 de maintien se déforme tangentiellement, ce qui génère l’agrandissement de la distance entre les extrémités libres 26a, 26b dudit anneau jusqu’à une distance D4 visible sur la .The holding ring 26 deforms tangentially, which generates the enlargement of the distance between the free ends 26a, 26b of said ring up to a distance D4 visible on the .

Chaque tenon 28a, 28b de retenue circonférentielle de l’anneau 26 de maintien vient en appui tangentiel contre une paroi radiale 23a, 23b de l’encoche 23 du carter 22, de sorte que la distance D4 entre les extrémités libres 26a, 26b de l’anneau 26 de maintien ne peut pas être supérieure à la dimension circonférentielle des secteurs des distributeurs 24 basse pression.Each circumferential retaining pin 28a, 28b of the retaining ring 26 comes into tangential abutment against a radial wall 23a, 23b of the notch 23 of the housing 22, so that the distance D4 between the free ends 26a, 26b of the the retaining ring 26 cannot be greater than the circumferential dimension of the sectors of the low pressure distributors 24.

Ainsi, le distributeur est retenu axialement par l’anneau 26 de maintien qui est en butée tangentielle via ses tenons 28a, 28b dans l’encoche 23 du carter 22.Thus, the distributor is retained axially by the retaining ring 26 which is in tangential abutment via its tenons 28a, 28b in the notch 23 of the casing 22.

Grâce à l’invention, le fluage de l’anneau de maintien est limité, et le distributeur basse pression est toujours retenu axialement côté intrados et extrados par ledit anneau de maintien.Thanks to the invention, the creep of the retaining ring is limited, and the low pressure distributor is always retained axially on the intrados and extrados side by said retaining ring.

Ainsi, les contacts axiaux entre les pièces du rotor et du stator sont évités, réduisant ainsi la dégradation des pièces de la turbomachine, et par conséquence les risques sécuritaires.Thus, axial contacts between the parts of the rotor and of the stator are avoided, thus reducing the degradation of the parts of the turbomachine, and consequently the safety risks.

Claims (5)

Partie statorique de turbomachine comprenant un carter (22), au moins un aubage fixe statorique (24) et un anneau (26) de maintien dudit aubage (24) monté dans une gorge annulaire (22a) du carter (22), ledit anneau (26) de maintien présentant une forme annulaire comprenant deux extrémités libres (26a, 26b) espacées circonférentiellement l’une de l’autre, caractérisé en ce que :
- le carter (22) comprend, sur sa surface intérieure une encoche (23) pratiquée localement dans le fond de la gorge annulaire (22a), et
- l’anneau (26) de maintien comprend un tenon (28a, 28b) de retenue circonférentielle s’étendant respectivement depuis chacune des extrémités libres (26a, 26b) dudit anneau (26) dans l’encoche (23) du carter (22).Turbomachine stator part comprising a casing (22), at least one stationary stator vane (24) and a ring (26) for holding said vane (24) mounted in an annular groove (22a) of the casing (22), said ring ( 26) for holding having an annular shape comprising two free ends (26a, 26b) spaced circumferentially from one another, characterized in that:
- the casing (22) comprises, on its inner surface, a notch (23) made locally in the bottom of the annular groove (22a), and
- the retaining ring (26) comprises a circumferential retaining tenon (28a, 28b) extending respectively from each of the free ends (26a, 26b) of said ring (26) in the notch (23) of the casing (22 ). Partie statorique selon la revendication 1, dans laquelle l’encoche (23) est délimitée circonférentiellement par deux parois (23a, 23b) radiales destinées chacune à former une butée tangentielle pour un tenon (28a, 28b) correspondant de l’anneau de maintien.Stator part according to Claim 1, in which the notch (23) is delimited circumferentially by two radial walls (23a, 23b) each intended to form a tangential abutment for a corresponding tenon (28a, 28b) of the retaining ring. Partie statorique selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle l’anneau (26) de maintien comprend une portion principale (27a) montée dans la gorge (22a) annulaire prévue sur la surface intérieure du carter (22) et une portion (27b) de maintien s’étendant radialement vers l’intérieur au-delà de la gorge (22a) du carter (22), du côté opposé au tenons (28a, 28b), ladite la portion (27b) de maintien formant une portion d’appui axial pour l’aubage fixe statorique (24).Stator part according to Claim 1 or 2, in which the retaining ring (26) comprises a main portion (27a) mounted in the annular groove (22a) provided on the inner surface of the casing (22) and a portion (27b) support extending radially inwards beyond the groove (22a) of the casing (22), on the side opposite the studs (28a, 28b), said support portion (27b) forming a bearing portion axial for the fixed stator blading (24). Turbine basse (20) pression de turbomachine comprenant une partie statorique selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l’aubage fixe statorique est un distributeur basse pression.A turbomachine low pressure turbine (20) comprising a stator part according to any preceding claim, wherein the stationary stator vane is a low pressure distributor. Turbomachine comprenant une turbine passe pression (20) selon la revendication 4.Turbomachine comprising a pressure pass turbine (20) according to claim 4.
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