FR3136504A1 - Abradable element for a turbomachine turbine, comprising cells having different inclinations - Google Patents
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Abstract
La présente demande concerne un élément abradable (30) pour une turbine de turbomachine, s’étendant longitudinalement selon un axe (A), dans lequel l’élément abradable (30) comprend le long de l’axe (A) une partie amont (33) et une partie aval (34) comprenant chacune une pluralité d’alvéoles, l’amont vers l’aval étant défini selon un sens d’écoulement normal du gaz à travers l’élément abradable (30), tout ou partie des alvéoles dans la partie amont (33) présentant une plus grande dimension d’extension longitudinale qui s’étend suivant un premier axe (X1) formant un premier angle (α1) avec l’axe (A), tout ou partie des alvéoles dans la partie aval (34) présentant une plus grande dimension d’extension longitudinale qui s’étend suivant un deuxième axe (X2) formant un deuxième angle (α2) avec l’axe (A), dans lequel le premier angle (α1) est strictement positif et le deuxième angle (α2) est négatif ou nul. Figure pour l’abrégé : Fig. 3aThe present application relates to an abradable element (30) for a turbomachine turbine, extending longitudinally along an axis (A), in which the abradable element (30) comprises along the axis (A) an upstream part ( 33) and a downstream part (34) each comprising a plurality of cells, the upstream towards the downstream being defined in a direction of normal flow of the gas through the abradable element (30), all or part of the cells in the upstream part (33) having a greater dimension of longitudinal extension which extends along a first axis (X1) forming a first angle (α1) with the axis (A), all or part of the cells in the part downstream (34) having a greater dimension of longitudinal extension which extends along a second axis (X2) forming a second angle (α2) with the axis (A), in which the first angle (α1) is strictly positive and the second angle (α2) is negative or zero. Figure for abstract: Fig. 3a
Description
La présente demande concerne le domaine des turbomachines d’aéronef, plus particulièrement concerne un élément abradable pour une turbine de turbomachine ainsi qu’une turbine, une turbomachine et un aéronef comprenant un tel élément abradable.The present application concerns the field of aircraft turbomachines, more particularly concerns an abradable element for a turbomachine turbine as well as a turbine, a turbomachine and an aircraft comprising such an abradable element.
Un aéronef comprend classiquement au moins une turbomachine pour en assurer la propulsion. La turbomachine peut être un turboréacteur ou un turbopropulseur. La turbomachine s’étend sensiblement autour d’un axe longitudinal. La turbomachine comprend, d’amont en aval dans le sens d’écoulement du flux des gaz à travers la turbomachine, une soufflante, au moins un compresseur, une chambre de combustion, au moins une turbine, et une tuyère d’échappement des gaz.An aircraft conventionally comprises at least one turbomachine to provide propulsion. The turbomachine can be a turbojet or a turboprop. The turbomachine extends substantially around a longitudinal axis. The turbomachine comprises, from upstream to downstream in the direction of flow of the gas flow through the turbomachine, a fan, at least one compressor, a combustion chamber, at least one turbine, and a gas exhaust nozzle .
La turbine comprend un ou plusieurs étages, chaque étage comprenant un distributeur fixe et une roue mobile, les distributeurs et les roues mobiles de la turbine étant agencés en alternance selon l’axe longitudinal. La turbine comprend en outre un carter fixe s’étendant autour du distributeur et de la roue mobile. Un exemple de conception d’une turbine est connu du document FR 3 034 129 A1.The turbine comprises one or more stages, each stage comprising a fixed distributor and a movable wheel, the distributors and the movable wheels of the turbine being arranged alternately along the longitudinal axis. The turbine further comprises a fixed casing extending around the distributor and the movable wheel. An example of the design of a turbine is known from document FR 3 034 129 A1.
Le distributeur comprend des aubes fixes réparties circonférentiellement autour de l’axe longitudinal de la turbomachine et reliées par leurs extrémités radialement externes au carter fixe. La roue mobile comprend un disque interne et des aubes mobiles circonférentiellement réparties autour du disque et reliées par leurs extrémités radialement internes au disque. Les aubes de la roue mobile sont disposées au niveau de leur extrémité externe en regard du carter fixe. Le disque de la roue mobile comprend une virole en regard de laquelle sont situées les extrémités internes des aubes fixes du distributeur.The distributor comprises fixed vanes distributed circumferentially around the longitudinal axis of the turbomachine and connected by their radially external ends to the fixed casing. The mobile wheel comprises an internal disk and movable blades circumferentially distributed around the disk and connected by their ends radially internal to the disk. The blades of the moving wheel are arranged at their external end facing the fixed casing. The disk of the moving wheel comprises a ferrule opposite which the internal ends of the fixed vanes of the distributor are located.
Dans un tel agencement, il existe un premier jeu radial entre les extrémités externes des aubes de la roue mobile et le carter fixe. En outre, il existe un deuxième jeu radial entre les extrémités internes des aubes du distributeur et la virole. Compte tenu notamment des dilatations différentielles intervenant lorsque la turbomachine est en service, et qui conditionnent en partie les jeux radiaux, ceux-ci ne peuvent pas être annulés. Par conséquent, une partie du flux primaire s’écoulant au niveau de la turbine, appelé flux de fuite, passe entre la roue mobile et le carter fixe, ou entre le distributeur et la virole, dans les espaces formés par les jeux radiaux.In such an arrangement, there is a first radial clearance between the external ends of the blades of the moving wheel and the fixed casing. In addition, there is a second radial clearance between the internal ends of the distributor vanes and the shroud. Taking into account in particular the differential expansions occurring when the turbomachine is in service, and which partly condition the radial clearances, these cannot be canceled. Consequently, part of the primary flow flowing at the level of the turbine, called leakage flow, passes between the moving wheel and the fixed casing, or between the distributor and the shell, in the spaces formed by the radial clearances.
En particulier, ainsi qu’illustré en
Des léchettes d’étanchéité peuvent être disposées sur l’extrémités interne ou externe des aubes de la roue mobile et/ou sur la virole du disque de la roue mobile. Un élément abradable est disposé en regard de la léchette d’étanchéité respective, sur une face interne du carter fixe et/ou sur une extrémité interne de l’aube du distributeur. L’élément abradable permet de diminuer la valeur du jeu radial entre un élément de la turbine qui porte l’élément abradable et un élément de la turbine qui porte la léchette d’étanchéité, et ainsi de limiter le débit du flux de fuite. L’élément abradable peut présenter une structure alvéolaire, par exemple en nid d’abeilles. Le document WO 2020/208224 A1 et le document FR 3 073 890 A1 décrivent chacun un élément abradable présentant une structure alvéolaire avec une densité variable d’alvéoles. En fonctionnement, la léchette d’étanchéité mobile peut frotter contre l’élément abradable fixe, l’élément abradable s’usant avant la léchette d’étanchéité. Les jeux radiaux augmentent ainsi avec le temps.Sealing wipers can be placed on the internal or external ends of the blades of the moving wheel and/or on the ferrule of the disc of the moving wheel. An abradable element is placed opposite the respective sealing lip, on an internal face of the fixed casing and/or on an internal end of the distributor vane. The abradable element makes it possible to reduce the value of the radial clearance between an element of the turbine which carries the abradable element and an element of the turbine which carries the sealing lip, and thus to limit the flow rate of the leak flow. The abradable element may have a cellular structure, for example a honeycomb structure. Document WO 2020/208224 A1 and document FR 3 073 890 A1 each describe an abradable element having a cellular structure with a variable density of cells. In operation, the movable sealing wiper may rub against the fixed abradable element, the abradable element wearing out before the sealing wiper. Radial clearances thus increase over time.
En outre, la réinjection des flux de fuite dans le reste du flux primaire en aval de l’élément abradable perturbe le flux primaire, du fait d’une différence d’orientation, notamment tangentielle, entre le flux de fuite réinjecté et le reste du flux primaire, ce qui entraîne également une diminution du rendement de la turbomachine. La perturbation est accentuée du fait qu’une vitesse tangentielle du flux de fuite au niveau de la zone de réinjection est maintenue faible par rapport à une vitesse tangentielle du flux de fuite au niveau de la zone de prélèvement, de sorte à réduire la pression statique dans la zone de prélèvement et à augmenter la pression statique dans la zone de réinjection pour réduire en conséquence le débit du flux de fuite. Ainsi, le flux de fuite présente dans la zone de réinjection un écart important de vitesse tangentielle, ou giration, avec le reste du flux primaire, ce qui conduit à des pertes de mélange importantes.In addition, the reinjection of the leakage flows into the rest of the primary flow downstream of the abradable element disrupts the primary flow, due to a difference in orientation, in particular tangential, between the reinjected leakage flow and the rest of the primary flow, which also leads to a reduction in the efficiency of the turbomachine. The disturbance is accentuated due to the fact that a tangential speed of the leak flow at the level of the reinjection zone is kept low compared to a tangential speed of the leak flow at the level of the sampling zone, so as to reduce the static pressure in the sampling zone and to increase the static pressure in the reinjection zone to correspondingly reduce the flow rate of the leak flow. Thus, the leak flow presents in the reinjection zone a significant difference in tangential speed, or gyration, with the rest of the primary flow, which leads to significant mixing losses.
Un but de la présente demande est de proposer un élément abradable pour une turbine de turbomachine permettant d’améliorer le rendement de la turbomachine, notamment en limitant l'impact du flux de fuite.An aim of the present application is to propose an abradable element for a turbomachine turbine making it possible to improve the efficiency of the turbomachine, in particular by limiting the impact of the leakage flow.
A cet effet, la demande a pour objet, selon un premier aspect, un élément abradable pour une turbine de turbomachine, s’étendant longitudinalement selon un axe autour duquel l’élément abradable est destiné à être monté, dans lequel l’élément abradable comprend le long de l’axe une partie amont et une partie aval comprenant chacune une pluralité d’alvéoles, l’amont vers l’aval étant défini selon un sens d’écoulement normal du gaz à travers l’élément abradable lorsque la turbine de turbomachine est en fonctionnement, tout ou partie des alvéoles dans la partie amont présentant une plus grande dimension d’extension longitudinale qui s’étend suivant un premier axe formant un premier angle avec l’axe, tout ou partie des alvéoles dans la partie aval présentant une plus grande dimension d’extension longitudinale qui s’étend suivant un deuxième axe formant un deuxième angle avec l’axe, dans lequel le premier angle est strictement positif et le deuxième angle est négatif ou nul, le premier angle et le deuxième angle étant chacun pris dans un plan transverse aux alvéoles.For this purpose, the application relates, according to a first aspect, to an abradable element for a turbomachine turbine, extending longitudinally along an axis around which the abradable element is intended to be mounted, in which the abradable element comprises along the axis an upstream part and a downstream part each comprising a plurality of cells, the upstream towards the downstream being defined according to a direction of normal flow of the gas through the abradable element when the turbomachine turbine is in operation, all or part of the cells in the upstream part having a greater dimension of longitudinal extension which extends along a first axis forming a first angle with the axis, all or part of the cells in the downstream part having a largest dimension of longitudinal extension which extends along a second axis forming a second angle with the axis, in which the first angle is strictly positive and the second angle is negative or zero, the first angle and the second angle each being taken in a plane transverse to the alveoli.
Certaines caractéristiques préférées mais non limitatives de l’élément abradable selon le premier aspect sont les suivantes, prises individuellement ou en combinaison :Certain preferred but non-limiting characteristics of the abradable element according to the first aspect are the following, taken individually or in combination:
- le premier angle est compris entre 40° et 75° ;- the first angle is between 40° and 75°;
- le deuxième angle est compris entre 0° et -30° ;- the second angle is between 0° and -30°;
- les alvéoles présentent l’une au moins des formes suivantes : un polygone, un parallélogramme, un losange, une ellipse ;- the cells have at least one of the following shapes: a polygon, a parallelogram, a diamond, an ellipse;
- la pluralité d’alvéoles de la partie amont et la pluralité d’alvéoles de la partie aval définissent chacune une surface de frottement configurée pour s’étendre en face d’une léchette d’étanchéité de la turbine, la surface de frottement de la pluralité d’alvéoles de la partie amont s’étendant le long de l’axe selon une dimension axiale supérieure à la surface de frottement de la pluralité d’alvéoles de la partie aval ;- the plurality of cells of the upstream part and the plurality of cells of the downstream part each define a friction surface configured to extend opposite a sealing lip of the turbine, the friction surface of the plurality of cells of the upstream part extending along the axis along an axial dimension greater than the friction surface of the plurality of cells of the downstream part;
- la dimension axiale de la surface de frottement de la pluralité d’alvéoles de la partie amont est entre 1 et 5 fois supérieure à la dimension axiale de la surface de frottement de la pluralité d’alvéoles de la partie aval ;- the axial dimension of the friction surface of the plurality of cells of the upstream part is between 1 and 5 times greater than the axial dimension of the friction surface of the plurality of cells of the downstream part;
- la partie amont et la partie aval sont agencées de façon contigüe sans chevauchement le long de l’axe ;- the upstream part and the downstream part are arranged contiguously without overlapping along the axis;
- une jonction entre la partie amont et la partie aval forme une ligne orientée sensiblement perpendiculairement à l’axe ;- a junction between the upstream part and the downstream part forms a line oriented substantially perpendicular to the axis;
- les alvéoles de l’élément abradable sont obtenues par fabrication additive.- the cells of the abradable element are obtained by additive manufacturing.
Selon un deuxième aspect, la demande propose une turbine pour une turbomachine, comprenant :
- une roue mobile comprenant une virole solidaire en rotation d’une couronne formée par une pluralité d’aubes radiales réparties autour d’un disque centré sur un axe de turbine ;
- un distributeur fixe comprenant une couronne formée par une pluralité d’aubes radiales circonférentiellement réparties autour d’un pied du distributeur centré sur l’axe de turbine, le distributeur s’étendant autour de la virole de la roue mobile ;
- un carter externe fixe qui s’étend autour de la roue mobile et du distributeur ; et
- un élément abradable selon le premier aspect, l’élément abradable étant monté sur le carter en regard d’au moins une aube de la roue mobile, et/ou sur le pied du distributeur en regard de la virole de la roue mobile.According to a second aspect, the application proposes a turbine for a turbomachine, comprising:
- a mobile wheel comprising a ferrule secured in rotation to a crown formed by a plurality of radial blades distributed around a disk centered on a turbine axis;
- a fixed distributor comprising a crown formed by a plurality of radial blades circumferentially distributed around a foot of the distributor centered on the turbine axis, the distributor extending around the shroud of the movable wheel;
- a fixed external casing which extends around the moving wheel and the distributor; And
- an abradable element according to the first aspect, the abradable element being mounted on the casing facing at least one blade of the moving wheel, and/or on the foot of the distributor facing the shroud of the moving wheel.
La turbine peut être une turbine basse pression.The turbine may be a low pressure turbine.
La partie amont et la partie aval de l’élément abradable peuvent être agencées de façon contigüe sans chevauchement le long de l’axe, une jonction entre la partie amont et la partie aval formant une ligne orientée sensiblement perpendiculairement à l’axe.The upstream part and the downstream part of the abradable element can be arranged contiguously without overlapping along the axis, a junction between the upstream part and the downstream part forming a line oriented substantially perpendicular to the axis.
Lorsque l’élément abradable est monté sur le carter en regard d’au moins une aube de la roue mobile, la jonction entre la partie amont et la partie aval peut s’étendre plus proche d’un bord de fuite que d’un bord d’attaque de l’aube de la roue mobile.When the abradable element is mounted on the casing facing at least one blade of the movable wheel, the junction between the upstream part and the downstream part can extend closer to a trailing edge than to an edge. attack of the blade of the moving wheel.
Lorsque l’élément abradable est monté sur le pied du distributeur en regard de la virole de la roue mobile, la jonction entre la partie amont et la partie aval peut s’étendre plus proche d’un bord de fuite que d’un bord d’attaque de l’aube du distributeur.When the abradable element is mounted on the foot of the distributor facing the shroud of the movable wheel, the junction between the upstream part and the downstream part can extend closer to a trailing edge than to a trailing edge. attack of the dawn of the distributor.
Selon un troisième aspect, la demande propose une turbomachine comprenant une turbine selon le deuxième aspect.According to a third aspect, the application proposes a turbomachine comprising a turbine according to the second aspect.
La turbomachine peut être une turbomachine double corps.The turbomachine can be a double-body turbomachine.
Selon un quatrième aspect, la demande propose un aéronef comprenant au moins une turbomachine selon le troisième aspect.According to a fourth aspect, the application proposes an aircraft comprising at least one turbomachine according to the third aspect.
D’autres caractéristiques, buts et avantages de la demande ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :Other characteristics, purposes and advantages of the application will emerge from the description which follows, which is purely illustrative and not limiting, and which must be read with reference to the appended drawings in which:
La
La
La
La
La
La
La
Un aéronef peut comprendre au moins une turbomachine telle que décrite ci-dessus. Dans la suite de la demande, l'amont et l'aval sont définis par rapport à un sens d'écoulement normal du gaz à travers l’élément abradable lorsque la turbomachine est en fonctionnement, qui correspond à un sens d'écoulement normal du gaz à travers la turbomachine en fonctionnement. Ainsi, un flux d’air s’écoule dans l’élément abradable et dans la turbomachine depuis l’amont vers l’aval. La turbomachine s’étend autour d’un axe longitudinal qui correspond à un axe de rotation de la turbomachine. Un axe radial est un axe perpendiculaire à l’axe longitudinal et passant par lui. Un axe circonférentiel est un axe perpendiculaire à l’axe longitudinal et ne passant pas par lui. Une direction longitudinale, respectivement radiale ou circonférentielle, correspond à la direction de l'axe longitudinal, respectivement radial ou circonférentiel. Les directions longitudinale, radiale et circonférentielle, sont orthogonales entre elles.An aircraft may comprise at least one turbomachine as described above. In the remainder of the application, the upstream and downstream are defined in relation to a normal flow direction of the gas through the abradable element when the turbomachine is in operation, which corresponds to a normal flow direction of the gas through the turbomachine in operation. Thus, a flow of air flows in the abradable element and in the turbomachine from upstream to downstream. The turbomachine extends around a longitudinal axis which corresponds to an axis of rotation of the turbomachine. A radial axis is an axis perpendicular to and passing through the longitudinal axis. A circumferential axis is an axis perpendicular to the longitudinal axis and not passing through it. A longitudinal direction, respectively radial or circumferential, corresponds to the direction of the longitudinal axis, respectively radial or circumferential. The longitudinal, radial and circumferential directions are orthogonal to each other.
Les termes interne et externe, ou intérieur et extérieur, respectivement, sont utilisés en référence à une direction radiale de sorte que la partie ou la face interne, ou intérieure, d'un élément est plus proche de l'axe longitudinal que la partie ou la face externe, ou extérieure, du même élément.The terms internal and external, or interior and exterior, respectively, are used with reference to a radial direction such that the internal, or interior, part or face of an element is closer to the longitudinal axis than the part or the external, or exterior, face of the same element.
La turbomachine peut être un turboréacteur ou un turbopropulseur. La turbomachine peut comprendre une soufflante, au moins un compresseur, une chambre de combustion, au moins une turbine telle que décrite ci-dessous et une tuyère d’échappement des gaz. La turbine s’étend autour d’un axe de turbine qui correspond à un axe de rotation de la turbine et qui peut correspondre à l’axe longitudinal.The turbomachine can be a turbojet or a turboprop. The turbomachine may comprise a fan, at least one compressor, a combustion chamber, at least one turbine as described below and a gas exhaust nozzle. The turbine extends around a turbine axis which corresponds to an axis of rotation of the turbine and which may correspond to the longitudinal axis.
Dans un exemple de réalisation non limitatif, la turbomachine est un turboréacteur à double corps et à double flux. La turbomachine comprend, de l’amont vers l’aval, une soufflante, un compresseur basse pression, un compresseur haute pression, une chambre de combustion, une turbine haute pression et une turbine basse pression. La turbine haute pression entraîne en rotation le compresseur haute pression par l’intermédiaire d’un arbre haute pression, et la turbine basse pression entraîne en rotation le compresseur basse pression par l’intermédiaire d’un arbre basse pression. La turbine basse pression peut également entraîner en rotation la soufflante soit directement par l’intermédiaire de l’arbre basse pression, soit par le biais d’un réducteur disposé entre la turbine basse pression et la soufflante, le réducteur étant entraîné en rotation par l’arbre basse pression. Lors du fonctionnement de la turbomachine, un écoulement d’air pénètre dans la turbomachine par une entrée d’air en amont de la nacelle, traverse la soufflante puis se divise en un flux primaire Fp et un flux secondaire. Le flux primaire Fp s’écoule dans une veine d’écoulement primaire et traverse les compresseurs, la chambre de combustion et les turbines, et le flux secondaire s’écoule dans une veine d’écoulement secondaire qui est concentrique avec la veine d’écoulement primaire et est délimitée radialement vers l’extérieur par la nacelle.In a non-limiting embodiment, the turbomachine is a double-body, double-flow turbojet. The turbomachine comprises, from upstream to downstream, a fan, a low pressure compressor, a high pressure compressor, a combustion chamber, a high pressure turbine and a low pressure turbine. The high pressure turbine rotates the high pressure compressor via a high pressure shaft, and the low pressure turbine rotates the low pressure compressor via a low pressure shaft. The low pressure turbine can also rotate the fan either directly via the low pressure shaft, or via a reducer placed between the low pressure turbine and the fan, the reducer being driven in rotation by the low pressure shaft. During operation of the turbomachine, an air flow enters the turbomachine through an air inlet upstream of the nacelle, passes through the fan then is divided into a primary flow Fp and a secondary flow. The primary flow Fp flows in a primary flow vein and passes through the compressors, the combustion chamber and the turbines, and the secondary flow flows in a secondary flow vein which is concentric with the flow vein primary and is delimited radially outwards by the nacelle.
Dans la suite de la demande, un élément mobile de la turbine correspond à un élément adapté pour être entraîné en rotation autour de l’axe de turbine, en particulier autour de l’axe longitudinal, par opposition à un élément fixe de la turbine.In the rest of the application, a movable element of the turbine corresponds to an element adapted to be driven in rotation around the axis of the turbine, in particular around the longitudinal axis, as opposed to a fixed element of the turbine.
La turbine comporte un ou plusieurs étages constitués chacun d’un distributeur et d’une roue mobile. Les distributeurs et les roues mobiles sont agencés en alternance selon l’axe de turbine. Ainsi, la turbine comprend :
- une roue mobile comprenant une virole 26 solidaire en rotation d’une couronne formée par une pluralité d’aubes 20 radiales réparties autour d’un disque 25 centré sur un axe de turbine ;
- un distributeur fixe comprenant une couronne formée par une pluralité d’aubes 10 radiales circonférentiellement réparties autour d’un pied du distributeur centré sur l’axe de turbine, le distributeur s’étendant autour de la virole 26 de la roue mobile ;
- un carter 100 externe fixe qui s’étend autour de la roue mobile et du distributeur ; et
- un élément abradable 30 selon l’un quelconque des modes, exemples et variantes de réalisation décrits ci-dessous, l’élément abradable 30 étant monté sur le carter 100 en regard d’au moins une aube 20 de la roue mobile, et/ou sur le pied du distributeur en regard de la virole 26 de la roue mobile.The turbine has one or more stages each consisting of a distributor and a moving wheel. The distributors and the moving wheels are arranged alternately along the turbine axis. Thus, the turbine includes:
- a movable wheel comprising a shroud 26 integral in rotation with a crown formed by a plurality of radial blades 20 distributed around a disk 25 centered on a turbine axis;
- a fixed distributor comprising a crown formed by a plurality of radial blades 10 circumferentially distributed around a foot of the distributor centered on the turbine axis, the distributor extending around the shroud 26 of the movable wheel;
- a fixed external casing 100 which extends around the moving wheel and the distributor; And
- an abradable element 30 according to any one of the modes, examples and variant embodiments described below, the abradable element 30 being mounted on the casing 100 facing at least one blade 20 of the movable wheel, and/ or on the foot of the distributor opposite the ferrule 26 of the moving wheel.
Le carter 100 et le distributeur, qui comprend les aubes 10 du distributeur, sont des éléments fixes. La roue mobile, qui comprend les aubes 20 de la roue mobile, le disque 25 et la virole 26, est un élément mobile.The casing 100 and the distributor, which includes the vanes 10 of the distributor, are fixed elements. The moving wheel, which includes the blades 20 of the moving wheel, the disc 25 and the ferrule 26, is a moving element.
La turbine peut être une turbine basse pression. En variante, la turbine peut être une turbine haute pression.The turbine may be a low pressure turbine. Alternatively, the turbine may be a high pressure turbine.
L’axe de turbine peut correspondre à l’axe longitudinal. Une aube, par exemple une aube 10 du distributeur ou une aube 20 de la roue mobile, s’étend radialement vis-à-vis de l’axe longitudinal et présente un profil aérodynamique délimité axialement en amont par un bord d’attaque et en aval par un bord de fuite. L’aube 10, 20 comprend une extrémité externe, ou tête, et une extrémité interne, ou pied, radialement opposée à l’extrémité externe.The turbine axis may correspond to the longitudinal axis. A blade, for example a blade 10 of the distributor or a blade 20 of the movable wheel, extends radially with respect to the longitudinal axis and has an aerodynamic profile delimited axially upstream by a leading edge and in downstream by a trailing edge. The blade 10, 20 comprises an outer end, or head, and an inner end, or root, radially opposite the outer end.
La roue mobile est adaptée pour s’étendre à l’intérieur du carter 100. Les aubes 20 de la roue mobile peuvent être reliées au disque 25 au niveau de leurs extrémités internes. Les extrémités externes des aubes 20 de la roue mobile sont disposées en regard du carter 100 de turbine. La virole 26 de la roue mobile peut former une bride axiale raccordant mécaniquement les parties du disque 25 situées en regard de deux roues mobiles de turbine successives.The movable wheel is adapted to extend inside the casing 100. The blades 20 of the movable wheel can be connected to the disc 25 at their internal ends. The external ends of the blades 20 of the moving wheel are arranged facing the turbine casing 100. The ferrule 26 of the movable wheel can form an axial flange mechanically connecting the parts of the disc 25 located opposite two successive movable turbine wheels.
Le distributeur est adapté pour s’étendre à l’intérieur du carter 100, autour de la virole 26 de la roue mobile. Le distributeur s’étend ainsi entre la virole 26 et le carter 100. Les aubes 10 du distributeur peuvent être reliées au carter 100 au niveau de leurs extrémités externes. Les extrémités internes des aubes 10 du distributeur sont disposées en regard de la virole 26 de la roue mobile de la turbine.The distributor is adapted to extend inside the casing 100, around the ferrule 26 of the moving wheel. The distributor thus extends between the ferrule 26 and the casing 100. The vanes 10 of the distributor can be connected to the casing 100 at their external ends. The internal ends of the blades 10 of the distributor are arranged facing the shroud 26 of the moving wheel of the turbine.
Le distributeur d’un étage de la turbine est configuré de sorte qu’un écoulement de fluide pénétrant dans cet étage, comprenant typiquement des gaz en provenance de la chambre de combustion, soit accéléré et dévié par les aubes 10 du distributeur en direction des aubes 20 de la roue mobile de cet étage de manière à entraîner celles-ci en rotation autour de l’axe de turbine. Ainsi, la turbine est entraînée en rotation par détente d'un gaz traversant les aubes 20 de la roue mobile.The distributor of one stage of the turbine is configured so that a flow of fluid entering this stage, typically comprising gases coming from the combustion chamber, is accelerated and deflected by the vanes 10 of the distributor towards the vanes. 20 of the movable wheel of this stage so as to drive them in rotation around the turbine axis. Thus, the turbine is driven in rotation by expansion of a gas passing through the blades 20 of the moving wheel.
Un premier jeu radial est présent entre les extrémités externes des aubes 20 de la roue mobile et le carter 100 fixe. Un deuxième jeu radial est présent entre les extrémités internes des aubes 10 fixes du distributeur et la virole 26 mobile.A first radial clearance is present between the external ends of the blades 20 of the moving wheel and the fixed casing 100. A second radial clearance is present between the internal ends of the fixed vanes 10 of the distributor and the movable shroud 26.
Par conséquent, une partie du flux primaire Fp s’écoulant dans la veine primaire au niveau de la turbine passe entre un élément mobile 20, 26 et un élément fixe 10, 100 de la turbine, dans les espaces formés respectivement par le premier jeu radial et par le deuxième jeu radial. Cette partie du flux primaire Fp constitue un flux de fuite Ff1, Ff2. En particulier, un premier flux de fuite Ff1 se sépare du reste du flux primaire Fp pour contourner la roue mobile par l’extérieur. Le premier flux de fuite Ff1 passe ainsi entre les extrémités externes des aubes 20 de la roue mobile et le carter 100 fixe au niveau du premier jeu radial. Le premier flux de fuite Ff1 est ensuite réinjecté dans le reste du flux primaire Fp en aval de la rue mobile, en amont et/ou au niveau du distributeur. Un deuxième flux de fuite Ff2 se sépare du reste du flux primaire Fp pour contourner le distributeur par l’intérieur. Le deuxième flux de fuite Ff2 passe ainsi entre les extrémités internes des aubes 10 du distributeur et la virole 26 au niveau du deuxième jeu radial. Le deuxième flux de fuite Ff2 est ensuite réinjecté dans le reste du flux primaire Fp en aval du distributeur, le cas échéant en amont et/ou au niveau d’une roue mobile d’un étage suivant de la turbine.Consequently, part of the primary flow Fp flowing in the primary stream at the level of the turbine passes between a movable element 20, 26 and a fixed element 10, 100 of the turbine, in the spaces formed respectively by the first radial clearance and by the second radial clearance. This part of the primary flow Fp constitutes a leakage flow Ff1, Ff2. In particular, a first leakage flow Ff1 separates from the rest of the primary flow Fp to bypass the moving wheel from the outside. The first leak flow Ff1 thus passes between the external ends of the blades 20 of the moving wheel and the fixed casing 100 at the level of the first radial clearance. The first leak flow Ff1 is then reinjected into the rest of the primary flow Fp downstream of the mobile street, upstream and/or at the distributor. A second leak flow Ff2 separates from the rest of the primary flow Fp to bypass the distributor from the inside. The second leak flow Ff2 thus passes between the internal ends of the vanes 10 of the distributor and the shroud 26 at the level of the second radial clearance. The second leak flow Ff2 is then reinjected into the rest of the primary flow Fp downstream of the distributor, where appropriate upstream and/or at a moving wheel of a following stage of the turbine.
La
L’élément abradable 30 s’étend longitudinalement selon un axe A autour duquel l’élément abradable 30 est destiné à être monté. L’élément abradable 30 comprend le long de l’axe A une partie amont 33 et une partie aval 34 comprenant chacune une pluralité d’alvéoles, l’amont vers l’aval étant défini selon un sens d’écoulement normal du gaz à travers l’élément abradable 30 lorsque la turbine de turbomachine est en fonctionnement.The abradable element 30 extends longitudinally along an axis A around which the abradable element 30 is intended to be mounted. The abradable element 30 comprises along the axis A an upstream part 33 and a downstream part 34 each comprising a plurality of cells, the upstream towards the downstream being defined according to a normal flow direction of the gas through the abradable element 30 when the turbomachine turbine is in operation.
Tout ou partie des alvéoles dans la partie amont 33 présente une plus grande dimension d’extension longitudinale qui s’étend suivant un premier axe X1 formant un premier angle α1 avec l’axe A. Tout ou partie des alvéoles dans la partie aval 34 présente une plus grande dimension d’extension longitudinale qui s’étend suivant un deuxième axe X2 formant un deuxième angle α2 avec l’axe A. Le premier angle α1 est strictement positif et le deuxième angle α2 est négatif ou nul, le premier angle α1 et le deuxième angle α2 étant chacun pris dans un plan transverse aux alvéoles.All or part of the cells in the upstream part 33 have a greater dimension of longitudinal extension which extends along a first axis X1 forming a first angle α1 with the axis A. All or part of the cells in the downstream part 34 present a larger dimension of longitudinal extension which extends along a second axis X2 forming a second angle α2 with the axis A. The first angle α1 is strictly positive and the second angle α2 is negative or zero, the first angle α1 and the second angle α2 each being taken in a plane transverse to the cells.
L’axe A est adapté pour être orienté de l’amont vers l’aval selon un sens d’écoulement normal du gaz à travers la turbomachine en fonctionnement. Ainsi, l’axe A peut être sensiblement parallèle à l’axe de turbine, ou présenter une inclinaison strictement comprise entre 0° et 90° par rapport à l’axe de turbine. Lorsque l’axe A est incliné par rapport à l’axe de turbine, l’élément abradable 30 peut présenter une forme tronconique dont une génératrice correspond à l’axe de turbine, le cas échéant à l’axe longitudinal, l’élément abradable 30 s’évasant vers l’aval.Axis A is adapted to be oriented from upstream to downstream in a normal flow direction of the gas through the turbomachine in operation. Thus, the axis A can be substantially parallel to the turbine axis, or have an inclination strictly between 0° and 90° relative to the turbine axis. When the axis A is inclined relative to the turbine axis, the abradable element 30 can have a frustoconical shape, a generatrix of which corresponds to the turbine axis, where appropriate to the longitudinal axis, the abradable element 30 widening downstream.
L’élément abradable 30 présente une faible résistance au frottement et à l'usure, de sorte que lorsque l’élément abradable 30 entre au contact, lors du fonctionnement de la turbomachine, avec un autre élément de la turbine, l’élément abradable 30 est entamé sans endommager l’autre élément.The abradable element 30 has low resistance to friction and wear, so that when the abradable element 30 comes into contact, during the operation of the turbomachine, with another element of the turbine, the abradable element 30 is started without damaging the other element.
L’élément abradable 30 peut être disposé de sorte à recouvrir une face, par exemple une face interne, d’un élément fixe 10, 100 de la turbine. Ainsi, l’élément abradable 30 est porté par l’élément fixe, tel qu’une aube 10 du distributeur ou le carter 100, et est situé en regard d’un élément mobile 20, 26 correspondant de la turbine. Ainsi qu’illustré à titre d’exemple non limitatif en
L’élément abradable 30 comprend une pluralité d’alvéoles. En particulier, l’élément abradable 30 peut comprendre une embase 31, ou platine, et une structure alvéolaire 32 formée par la pluralité d’alvéoles et comprenant la partie amont 33 et la partie aval 34 de l’élément abradable 30.The abradable element 30 comprises a plurality of cells. In particular, the abradable element 30 may comprise a base 31, or plate, and a cellular structure 32 formed by the plurality of cells and comprising the upstream part 33 and the downstream part 34 of the abradable element 30.
L’embase 31 est adaptée pour être fixée à une face, par exemple une face interne, d’un élément fixe 10, 100 de la turbine. L’embase 31 porte la structure alvéolaire 32, servant de support à la structure alvéolaire 32.The base 31 is adapted to be fixed to a face, for example an internal face, of a fixed element 10, 100 of the turbine. The base 31 carries the cellular structure 32, serving as a support for the cellular structure 32.
La structure alvéolaire 32 peut correspondre à une couche d’un matériau à structure alvéolaire de type nid d’abeilles (appelé couramment « Nida »). Ainsi, la structure alvéolaire 32 forme des puits s'étendant radialement depuis l’embase 31 vers l’élément mobile 20, 26 en regard duquel l’élément abradable 30 est disposé. La structure alvéolaire 23 peut être formée par une pluralité d’alvéoles juxtaposées en réseau continu selon un motif de l’élément abradable 30. La structure alvéolaire 32 est adaptée pour être en contact avec le flux de fuite Ff1, Ff2 circulant dans la veine primaire. La structure alvéolaire 32 peut être disposée en une position radialement interne par rapport à l’embase 31, à l’extérieur et en regard d’un élément mobile 20, 26. La structure alvéolaire 32 est adaptée pour venir au contact de l’élément mobile 20, 26 en regard duquel l’élément abradable 30 est disposé lors du fonctionnement de la turbomachine. Plus particulièrement, chaque alvéole de la structure alvéolaire 32 peut comprendre une première extrémité, qui peut être une extrémité externe, adaptée pour être au contact de l’embase 31, et une deuxième extrémité, qui peut être une extrémité interne, opposée à la première extrémité et adaptée pour venir au contact de l’élément mobile 20, 26 en regard duquel l’élément abradable 30 est disposé lors du fonctionnement de la turbomachine. Les deuxièmes extrémités des alvéoles sont destinées à s’user avant l’élément mobile 20, 26 lors du contact avec l’élément mobile 20, 26.The cellular structure 32 may correspond to a layer of a material with a honeycomb-type cellular structure (commonly called “Nida”). Thus, the cellular structure 32 forms wells extending radially from the base 31 towards the movable element 20, 26 facing which the abradable element 30 is arranged. The alveolar structure 23 can be formed by a plurality of cells juxtaposed in a continuous network according to a pattern of the abradable element 30. The alveolar structure 32 is adapted to be in contact with the leak flow Ff1, Ff2 circulating in the primary vein . The cellular structure 32 can be arranged in a radially internal position relative to the base 31, outside and facing a movable element 20, 26. The cellular structure 32 is adapted to come into contact with the element mobile 20, 26 facing which the abradable element 30 is arranged during operation of the turbomachine. More particularly, each cell of the cellular structure 32 may comprise a first end, which may be an external end, adapted to be in contact with the base 31, and a second end, which may be an internal end, opposite the first end and adapted to come into contact with the movable element 20, 26 opposite which the abradable element 30 is arranged during operation of the turbomachine. The second ends of the cells are intended to wear before the mobile element 20, 26 during contact with the mobile element 20, 26.
Dans une première variante de réalisation, toutes les alvéoles dans la partie amont 33 présentent une plus grande dimension d’extension longitudinale qui s’étend suivant le premier axe X1. Toutes les alvéoles de la partie amont 33 sont ainsi alignées entre elles et inclinées suivant le premier angle α1.In a first variant embodiment, all the cells in the upstream part 33 have a greater dimension of longitudinal extension which extends along the first axis X1. All the cells of the upstream part 33 are thus aligned with each other and inclined according to the first angle α1.
Dans une deuxième variante de réalisation, une partie seulement des alvéoles dans la partie amont 33 présente une plus grande dimension d’extension longitudinale qui s’étend suivant le premier axe X1. Une partie seulement des alvéoles de la partie amont 33 sont ainsi alignées entre elles et inclinées suivant le premier angle α1. Les autres alvéoles de la partie amont 33 présentent des plus grandes dimensions s’étendant suivant un ou plusieurs axes différent(s) du premier axe X1 et formant un ou plusieurs angle(s) différent(s) du premier angle α1 avec l’axe A. Une majorité des alvéoles dans la partie amont 33 peut présenter une plus grande dimension d’extension longitudinale qui s’étend suivant le premier axe X1.In a second alternative embodiment, only part of the cells in the upstream part 33 has a greater dimension of longitudinal extension which extends along the first axis X1. Only part of the cells of the upstream part 33 are thus aligned with each other and inclined according to the first angle α1. The other cells of the upstream part 33 have larger dimensions extending along one or more axes different from the first axis X1 and forming one or more angle(s) different from the first angle α1 with the axis A. A majority of the cells in the upstream part 33 may have a greater dimension of longitudinal extension which extends along the first axis X1.
Dans une troisième variante de réalisation, toutes les alvéoles dans la partie aval 34 présentent une plus grande dimension d’extension longitudinale qui s’étend suivant le deuxième axe X2. Toutes les alvéoles de la partie aval 34 sont ainsi alignées entre elles et inclinées suivant le deuxième angle α2.In a third alternative embodiment, all the cells in the downstream part 34 have a greater dimension of longitudinal extension which extends along the second axis X2. All the cells of the downstream part 34 are thus aligned with each other and inclined according to the second angle α2.
Dans une quatrième variante de réalisation, une partie seulement des alvéoles dans la partie aval 34 présente une plus grande dimension d’extension longitudinale qui s’étend suivant le deuxième axe X2. Une partie seulement des alvéoles de la partie aval 34 sont ainsi alignées entre elles et inclinées suivant le deuxième angle α2. Les autres alvéoles de la partie aval 34 présentent des plus grandes dimensions s’étendant suivant un ou plusieurs axes différent(s) du deuxième axe X2 et formant un ou plusieurs angle(s) différent(s) du deuxième angle α2 avec l’axe A. Une majorité des alvéoles dans la partie aval 34 peut présenter une plus grande dimension d’extension longitudinale qui s’étend suivant le deuxième axe X2.In a fourth alternative embodiment, only part of the cells in the downstream part 34 has a greater dimension of longitudinal extension which extends along the second axis X2. Only part of the cells of the downstream part 34 are thus aligned with each other and inclined according to the second angle α2. The other cells of the downstream part 34 have larger dimensions extending along one or more axes different from the second axis X2 and forming one or more angle(s) different from the second angle α2 with the axis A. A majority of the cells in the downstream part 34 may have a greater dimension of longitudinal extension which extends along the second axis X2.
La première variante de réalisation est compatible de la troisième variante de réalisation et de la quatrième variante de réalisation. La deuxième variante de réalisation est compatible de la troisième variante de réalisation et de la quatrième variante de réalisation.The first alternative embodiment is compatible with the third alternative embodiment and the fourth alternative embodiment. The second alternative embodiment is compatible with the third alternative embodiment and the fourth alternative embodiment.
Le premier angle α1 formé entre le premier axe X1 des alvéoles de la partie amont 33 et l’axe A est différent et peut présenter un signe opposé au deuxième angle α2 formé entre le deuxième axe X2 des alvéoles de la partie aval 34 et l’axe A. En d’autres termes, les alvéoles de l’élément abradable 30 sont disposées selon un motif d’élément abradable 30 irrégulier, le motif de l’élément abradable 30 présentant une évolution axiale. Le flux de fuite Ff1, Ff2 qui passe dans les alvéoles de l’élément abradable 30 est donc d’abord dirigé par les alvéoles de la partie amont 33 dans une première direction, puis dirigé par les alvéoles de la partie aval 34 dans une deuxième direction, ainsi qu’illustré à titre d’exemple non limitatif en
Enfin, le premier angle α1 strictement positif permet de maximiser la vitesse tangentielle du flux de fuite Ff1, Ff2 en amont de l’élément abradable, et le deuxième angle α2 négatif ou nul permet de maximiser la vitesse tangentielle du flux de fuite Ff1, Ff2 en aval de l’élément abradable 30. Ainsi, les pertes par cisaillement du flux de fuite Ff1, Ff2 avec le reste du flux primaire Fp s’écoulant dans la turbine sont réduites. En effet, en particulier lorsque l’axe de turbine correspond à l’axe longitudinal, le premier axe X1 des alvéoles de la partie amont 33 est dirigé selon une première inclinaison strictement positive par rapport à l’axe A et à la direction circonférentielle. Il est entendu qu’un signe « positif » ou « négatif » d’un angle correspond à son signe selon le sens trigonométrique. Le premier angle α1, qui correspond à la première inclinaison, est configuré pour diminuer une différence de vitesse tangentielle entre le flux de fuite Ff1, Ff2 au niveau de son prélèvement dans le flux primaire Fp en amont de l’élément abradable 30, et le reste du flux primaire Fp. Le premier angle α1 strictement positif permet ainsi de limiter les pertes de charge au niveau de la séparation entre le flux de fuite Ff1, Ff2 et le reste du flux primaire Fp en amont de l’élément abradable 30 et de l’élément mobile 20, 26. Le rendement de la turbomachine en est ainsi amélioré. Le deuxième axe X2 des alvéoles de la partie aval 34 est dirigé selon une deuxième inclinaison nulle ou négative par rapport à l’axe A et à la direction circonférentielle. En particulier, lorsque le deuxième angle α2 est nul, le deuxième axe X2 est parallèle à l’axe A et à la direction circonférentielle. Le deuxième angle α2, qui correspond à la deuxième inclinaison, est configuré pour diminuer une différence de vitesse tangentielle entre le flux de fuite Ff1, Ff2 au niveau de sa réinjection dans le flux primaire Fp, et le reste du flux primaire Fp. Le deuxième angle α1 négatif ou nul permet ainsi, en redressant le flux de fuite Ff1, Ff2 avant sa réinjection dans le reste du flux primaire Fp, de limiter la perturbation de l’écoulement dans la veine primaire du fait de la réintroduction du flux de fuite Ff1, Ff2, et donc de limiter les pertes de charge au niveau de la réintroduction du flux de fuite Ff1, Ff2 dans le reste du flux primaire Fp en aval de l’élément abradable 30 et l’élément mobile 20, 26. Notamment, un effet de cisaillement des flux, en particulier dans le sens tangentiel, est ainsi évité. Le rendement de la turbomachine est ainsi amélioré.Finally, the first strictly positive angle α1 makes it possible to maximize the tangential speed of the leak flow Ff1, Ff2 upstream of the abradable element, and the second negative or zero angle α2 makes it possible to maximize the tangential speed of the leak flow Ff1, Ff2 downstream of the abradable element 30. Thus, the shear losses of the leak flow Ff1, Ff2 with the rest of the primary flow Fp flowing into the turbine are reduced. Indeed, in particular when the turbine axis corresponds to the longitudinal axis, the first axis X1 of the cells of the upstream part 33 is directed according to a first strictly positive inclination with respect to the axis A and the circumferential direction. It is understood that a “positive” or “negative” sign of an angle corresponds to its sign in the trigonometric direction. The first angle α1, which corresponds to the first inclination, is configured to reduce a difference in tangential speed between the leakage flow Ff1, Ff2 at the level of its sampling in the primary flow Fp upstream of the abradable element 30, and the remainder of the primary flow Fp. The first strictly positive angle α1 thus makes it possible to limit the pressure losses at the level of the separation between the leakage flow Ff1, Ff2 and the rest of the primary flow Fp upstream of the abradable element 30 and the mobile element 20, 26. The efficiency of the turbomachine is thus improved. The second axis In particular, when the second angle α2 is zero, the second axis X2 is parallel to the axis A and to the circumferential direction. The second angle α2, which corresponds to the second inclination, is configured to reduce a difference in tangential speed between the leakage flow Ff1, Ff2 at the level of its reinjection into the primary flow Fp, and the rest of the primary flow Fp. The second negative or zero angle α1 thus makes it possible, by straightening the leakage flow Ff1, Ff2 before its reinjection into the rest of the primary flow Fp, to limit the disturbance of the flow in the primary vein due to the reintroduction of the flow of leak Ff1, Ff2, and therefore to limit the pressure losses at the level of the reintroduction of the leak flow Ff1, Ff2 into the rest of the primary flow Fp downstream of the abradable element 30 and the mobile element 20, 26. In particular , a flow shearing effect, particularly in the tangential direction, is thus avoided. The efficiency of the turbomachine is thus improved.
Dans un premier mode de réalisation, illustré à titre d’exemple non limitatif en
La turbine peut comprendre un unique élément abradable 30 selon le premier mode de réalisation. L’unique élément abradable 30 peut s’étendre sensiblement sur toute une circonférence de la face interne du carter 100, de sorte à être disposé en regard de l’ensemble des aubes 20 de la roue mobile, ou en alternative peut recouvrir une partie seulement de la circonférence de la face interne du carter 100, de sorte à être disposé en regard d’une unique aube 20 ou d’une sélection de plusieurs aubes 20 de la roue mobile. En variante, la turbine peut comprendre plusieurs éléments abradables 30 selon le premier mode de réalisation. Par exemple, un élément abradable 30 peut être associé à une aube 20 correspondante de la roue mobile, et être disposé en regard de ladite aube 20 correspondante. Le nombre d’éléments abradables 30 peut être inférieur ou égal au nombre d’aubes 20 de la roue mobile.The turbine may comprise a single abradable element 30 according to the first embodiment. The single abradable element 30 can extend substantially over an entire circumference of the internal face of the casing 100, so as to be arranged facing all of the blades 20 of the moving wheel, or alternatively can cover only a part of the circumference of the internal face of the casing 100, so as to be arranged facing a single blade 20 or a selection of several blades 20 of the moving wheel. Alternatively, the turbine may comprise several abradable elements 30 according to the first embodiment. For example, an abradable element 30 can be associated with a corresponding blade 20 of the mobile wheel, and be placed opposite said corresponding blade 20. The number of abradable elements 30 may be less than or equal to the number of blades 20 of the moving wheel.
Dans un deuxième mode de réalisation, illustré à titre d’exemple non limitatif en
La turbine peut comprendre un unique élément abradable 30 selon le deuxième mode de réalisation. L’unique élément abradable 30 est monté sur le pied du distributeur au niveau d’une unique aube 10 du distributeur et en regard de la virole 26. En variante, la turbine peut comprendre plusieurs éléments abradables 30 selon le deuxième mode de réalisation. Par exemple, un élément abradable 30 peut être associé à une aube 10 correspondante du distributeur, plusieurs éléments abradables 30 étant disposés sur le pied du distributeur au niveau de plusieurs aubes 10 du distributeur. Le nombre d’éléments abradables 30 peut être inférieur ou égal au nombre d’aubes 10 du distributeur.The turbine may comprise a single abradable element 30 according to the second embodiment. The single abradable element 30 is mounted on the foot of the distributor at the level of a single vane 10 of the distributor and facing the shroud 26. Alternatively, the turbine may comprise several abradable elements 30 according to the second embodiment. For example, an abradable element 30 can be associated with a corresponding vane 10 of the distributor, several abradable elements 30 being arranged on the foot of the distributor at the level of several vanes 10 of the distributor. The number of abradable elements 30 may be less than or equal to the number of vanes 10 of the distributor.
Le premier mode de réalisation est compatible du deuxième mode de réalisation, c’est-à-dire qu’au moins un élément abradable 30 peut être disposé de sorte à recouvrir le carter 100 en regard d’au moins une aube 20 de la roue mobile, et/ou au moins un élément abradable 30 peut être disposé de sorte à recouvrir l’extrémité interne du pied du distributeur en regard de la virole 26.The first embodiment is compatible with the second embodiment, that is to say that at least one abradable element 30 can be arranged so as to cover the casing 100 facing at least one blade 20 of the wheel. mobile, and/or at least one abradable element 30 can be arranged so as to cover the internal end of the foot of the distributor facing the ferrule 26.
Le premier angle α1 peut être compris entre 40° et 75°, par exemple peut être égal à 50°, à 60° ou à 70°. Un tel premier angle α1 permet de diminuer encore davantage la différence d’orientation et de vitesse tangentielle entre le flux de fuite Ff1, Ff2 et le reste du flux primaire Fp au niveau du prélèvement du flux de fuite Ff1, Ff2 hors du flux primaire Fp. Ainsi, les pertes de charge au niveau de la séparation du flux de fuite Ff1, Ff2 par rapport au reste du flux primaire Fp sont encore limitées, ce qui permet d’améliorer encore davantage le rendement de la turbomachine.The first angle α1 can be between 40° and 75°, for example can be equal to 50°, 60° or 70°. Such a first angle α1 makes it possible to further reduce the difference in orientation and tangential speed between the leakage flow Ff1, Ff2 and the rest of the primary flow Fp at the level of taking the leakage flow Ff1, Ff2 out of the primary flow Fp . Thus, the pressure losses at the level of the separation of the leak flow Ff1, Ff2 relative to the rest of the primary flow Fp are still limited, which makes it possible to further improve the efficiency of the turbomachine.
Le deuxième angle α2 peut être compris entre 0° et -30°, par exemple peut être égal à -10° ou à -20°, et/ou peut être strictement négatif. Un tel deuxième angle α2 permet de diminuer encore davantage la différence d’orientation et de vitesse tangentielle entre le flux de fuite Ff1, Ff2 et le reste du flux primaire Fp au niveau de la réinjection du flux de fuite Ff1, Ff2 dans le flux primaire Fp. Ainsi, les pertes de charge au niveau de la réinjection du flux de fuite Ff1, Ff2 dans le reste du flux primaire Fp sont encore limitées, ce qui permet d’améliorer encore davantage le rendement de la turbomachine.The second angle α2 can be between 0° and -30°, for example can be equal to -10° or -20°, and/or can be strictly negative. Such a second angle α2 makes it possible to further reduce the difference in orientation and tangential speed between the leakage flow Ff1, Ff2 and the rest of the primary flow Fp at the level of the reinjection of the leakage flow Ff1, Ff2 into the primary flow Fp. Thus, the pressure losses at the level of the reinjection of the leak flow Ff1, Ff2 into the rest of the primary flow Fp are still limited, which makes it possible to further improve the efficiency of the turbomachine.
Une valeur absolue du premier angle α1 peut être strictement supérieure à une valeur absolue du deuxième angle α2. En d’autres termes, le premier angle est plus fort que le deuxième angle, les alvéoles de la partie amont 33 étant plus inclinées par rapport à l’axe A que les alvéoles de la partie aval 34. Les alvéoles de la partie amont 33 impartissent ainsi une vitesse tangentielle plus forte au flux de fuite Ff1, Ff2 que les alvéoles de la partie aval 34. La vitesse tangentielle du flux de fuite Ff1, Ff2 circulant dans les alvéoles de l’élément abradable 30 est ainsi encore augmentée, ce qui permet un contournement moindre de l’élément mobile 20, 26 par le flux de fuite Ff1, Ff2. Les pertes par cisaillement du flux de fuite Ff1, Ff2 avec le reste du flux primaire Fp s’écoulant dans la turbine sont ainsi encore davantage réduites, ce qui permet d’améliorer encore davantage le rendement de la turbomachine.An absolute value of the first angle α1 can be strictly greater than an absolute value of the second angle α2. In other words, the first angle is stronger than the second angle, the cells of the upstream part 33 being more inclined relative to axis A than the cells of the downstream part 34. The cells of the upstream part 33 thus impart a higher tangential speed to the leak flow Ff1, Ff2 than the cells of the downstream part 34. The tangential speed of the leak flow Ff1, Ff2 circulating in the cells of the abradable element 30 is thus further increased, which allows less bypass of the mobile element 20, 26 by the leakage flow Ff1, Ff2. The shear losses of the leak flow Ff1, Ff2 with the rest of the primary flow Fp flowing into the turbine are thus further reduced, which makes it possible to further improve the efficiency of the turbomachine.
Géométrie des alvéoles et des parties amont et avalGeometry of the cells and the upstream and downstream parts
Chaque alvéole de l’élément abradable 30 peut comprendre une cellule creuse délimitée par au moins une paroi formant un contour fermé et s’étendant perpendiculairement à l’embase 31 de l’élément abradable 30. Les alvéoles peuvent être disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres, de sorte à former un élément abradable 30 continu.Each cell of the abradable element 30 may comprise a hollow cell delimited by at least one wall forming a closed contour and extending perpendicular to the base 31 of the abradable element 30. The cells may be arranged adjacent to each other. relative to the others, so as to form a continuous abradable element 30.
Une ou plusieurs paroi(s) de l’alvéole peu(ven)t s’étendre dans la direction de plus grande dimension d’extension longitudinale de l’alvéole. Ainsi, une ou des parois des alvéoles dans la partie amont 33 sont orientées suivant le premier angle α1 avec l’axe A. De même, une ou des parois des alvéoles dans la partie aval 34 sont orientées suivant le deuxième angle α2 avec l’axe A.One or more wall(s) of the cell can extend in the direction of greatest dimension of longitudinal extension of the cell. Thus, one or more walls of the cells in the upstream part 33 are oriented along the first angle α1 with the axis A. Likewise, one or more walls of the cells in the downstream part 34 are oriented along the second angle α2 with the A axis.
Les alvéoles dans la partie amont 33 peuvent présenter une géométrie et/ou des dimensions sensiblement équivalentes, ou en variante différentes, à celles des alvéoles dans la partie aval 34.The cells in the upstream part 33 may have a geometry and/or dimensions substantially equivalent, or alternatively different, to those of the cells in the downstream part 34.
Les alvéoles peuvent présenter toute forme appropriée pour former la structure alvéolaire 32 de l’élément abradable 30. Par exemple, les alvéoles peuvent présenter l’une au moins des formes suivantes : un polygone, un parallélogramme, un rectangle, un losange, un hexagone, une ellipse.The cells may have any appropriate shape to form the cellular structure 32 of the abradable element 30. For example, the cells may have at least one of the following shapes: a polygon, a parallelogram, a rectangle, a diamond, a hexagon , an ellipse.
Le cas échéant, la forme de l’alvéole peut être aplatie, ou allongée, pour conférer à l’alvéole une direction de plus grande dimension d’extension longitudinale, par exemple orientée suivant le premier axe X1 ou le deuxième axe X2. Par exemple, l’alvéole peut présenter une forme d’hexagone irrégulier comprenant deux côtés de plus grande dimension d’extension longitudinale orientés suivant le premier axe X1 ou le deuxième axe X2.If necessary, the shape of the cell can be flattened, or elongated, to give the cell a direction of greater dimension of longitudinal extension, for example oriented along the first axis X1 or the second axis X2. For example, the cell may have the shape of an irregular hexagon comprising two sides of greater longitudinal extension oriented along the first axis X1 or the second axis X2.
Lorsque l’alvéole présente une forme de losange, le premier angle α1 d’une alvéole de la partie amont 33, respectivement le deuxième angle α2 d’une alvéole de la partie aval 34, peut correspondre à un angle formé par une diagonale du losange de l’alvéole qui est orientée de l’amont vers l’aval. Tous les losanges des alvéoles de la partie amont 33 peuvent être identiques entre eux, et tous les losanges des alvéoles de la partie aval 34 peuvent être identiques entre eux et être différents des losanges des alvéoles de la partie amont 33 du fait au moins que le deuxième angle α2 est différent du premier angle α1.When the cell has a diamond shape, the first angle α1 of a cell of the upstream part 33, respectively the second angle α2 of a cell of the downstream part 34, can correspond to an angle formed by a diagonal of the diamond of the cell which is oriented from upstream to downstream. All the diamonds of the cells of the upstream part 33 can be identical to each other, and all the diamonds of the cells of the downstream part 34 can be identical to each other and be different from the diamonds of the cells of the upstream part 33 at least because the second angle α2 is different from the first angle α1.
Chaque alvéole présente une superficie d’alvéole qui correspond à une surface de la cellule creuse délimitée par la paroi de l’alvéole. La pluralité d’alvéoles de la partie amont 33 et la pluralité d’alvéoles de la partie aval 34 peuvent définir chacune une surface de frottement configurée pour s’étendre en face d’un élément mobile 20, 26 de la turbine, en particulier en face d’une léchette d’étanchéité 40 de la turbine, ladite léchette d’étanchéité 40 étant par exemple disposée sur l’élément mobile 20, 26 en regard de l’élément abradable 30. L’élément abradable 30 s’étend ainsi sur une surface de frottement qui correspond à la somme de la surface de frottement de la pluralité d’alvéoles de la partie amont 33 et de la surface de frottement de la pluralité d’alvéoles de la partie aval 34. La surface de frottement de l’élément abradable 30 peut correspondre sensiblement à la somme des superficies de chaque alvéole de l’élément abradable 30, la surface de frottement de la pluralité d’alvéoles de la partie amont 33 correspondant à la somme des superficies de chaque alvéole de la partie amont 33 et la surface de frottement de la pluralité d’alvéoles de la partie aval 34 correspondant à la somme des superficies de chaque alvéole de la partie aval 34.Each cell has a cell surface area which corresponds to a surface of the hollow cell delimited by the wall of the cell. The plurality of cells of the upstream part 33 and the plurality of cells of the downstream part 34 can each define a friction surface configured to extend in front of a movable element 20, 26 of the turbine, in particular in face of a sealing lip 40 of the turbine, said sealing lip 40 being for example arranged on the movable element 20, 26 facing the abradable element 30. The abradable element 30 thus extends over a friction surface which corresponds to the sum of the friction surface of the plurality of cells of the upstream part 33 and the friction surface of the plurality of cells of the downstream part 34. The friction surface of the abradable element 30 can correspond substantially to the sum of the surfaces of each cell of the abradable element 30, the friction surface of the plurality of cells of the upstream part 33 corresponding to the sum of the surfaces of each cell of the upstream part 33 and the friction surface of the plurality of cells of the downstream part 34 corresponding to the sum of the surfaces of each cell of the downstream part 34.
La surface de frottement de la pluralité d’alvéoles de la partie amont 33 peut s’étendre le long de l’axe A selon une dimension axiale supérieure, voire strictement supérieure, à la surface de frottement de la pluralité d’alvéoles de la partie aval 34. Plus particulièrement, la dimension axiale de la surface de frottement de la pluralité d’alvéoles de la partie amont 33 peut être entre 1 et 5 fois supérieure à la dimension axiale de la surface de frottement de la pluralité d’alvéoles de la partie aval 34, par exemple peut être entre 2 et 3 fois supérieure à la dimension axiale de la surface de frottement de la pluralité d’alvéoles de la partie aval 34. Ces valeurs de surface de frottement permettent de diminuer encore les différences de vitesse tangentielle entre le flux de fuite Ff1, Ff2 et le reste du flux primaire Fp au niveau du prélèvement et de la réintroduction du flux de fuite Ff1, Ff2, et ainsi d’améliorer encore le rendement de la turbomachine.The friction surface of the plurality of cells of the upstream part 33 can extend along the axis A along an axial dimension greater, or even strictly greater, than the friction surface of the plurality of cells of the part downstream 34. More particularly, the axial dimension of the friction surface of the plurality of cells of the upstream part 33 can be between 1 and 5 times greater than the axial dimension of the friction surface of the plurality of cells of the downstream part 34, for example can be between 2 and 3 times greater than the axial dimension of the friction surface of the plurality of cells of the downstream part 34. These friction surface values make it possible to further reduce the differences in tangential speed between the leak flow Ff1, Ff2 and the rest of the primary flow Fp at the level of sampling and reintroduction of the leak flow Ff1, Ff2, and thus to further improve the efficiency of the turbomachine.
L’élément abradable 30 peut présenter une forme de parallélépipède, voire de plaque, présentant une longueur, une largeur et une profondeur. La longueur correspond à une dimension dans la direction de l’axe A. La profondeur correspond à une dimension dans une direction des parois des alvéoles et peut être faible devant la longueur et la largeur de l'élément abradable 30. La largeur correspond à une dimension dans une direction sensiblement perpendiculaire à la direction de longueur et à la direction de profondeur. La structure alvéolaire 32 de l’élément abradable 30 peut présenter une longueur et/ou une largeur inférieures ou égales à une longueur et une largeur de l’embase 31. Lorsque l’axe A est sensiblement parallèle à l’axe de turbine et que l’axe de turbine correspond à l’axe longitudinal, la direction de la longueur de l’élément abradable 30 correspond à la direction longitudinale, la direction de la largeur correspond à la direction circonférentielle, et la direction de la profondeur correspond à la direction radiale.The abradable element 30 may have the shape of a parallelepiped, or even a plate, having a length, a width and a depth. The length corresponds to a dimension in the direction of the axis A. The depth corresponds to a dimension in a direction of the walls of the cells and can be small compared to the length and the width of the abradable element 30. The width corresponds to a dimension in a direction substantially perpendicular to the direction of length and the direction of depth. The cellular structure 32 of the abradable element 30 may have a length and/or a width less than or equal to a length and a width of the base 31. When the axis A is substantially parallel to the turbine axis and that the turbine axis corresponds to the longitudinal axis, the length direction of the abradable element 30 corresponds to the longitudinal direction, the width direction corresponds to the circumferential direction, and the depth direction corresponds to the direction radial.
Lorsque l’élément abradable présente une forme sensiblement de parallélépipède, la surface de frottement de l’élément abradable 30 est obtenue en multipliant la longueur et la largeur de l’élément abradable 30. La largeur de la partie amont 33 de l’élément abradable 30 peut être sensiblement égale à la largeur de la partie aval 34 de l’élément abradable 30. Ainsi, la différence entre la surface de frottement de la pluralité d’alvéoles de la partie amont 33 et la surface de frottement de la pluralité d’alvéoles de la partie aval 34 correspond à une différence de longueur entre la partie amont 33 et la partie aval 34. Ainsi, la partie amont 33 peut présenter une longueur supérieure, voire strictement supérieure, à une longueur de la partie aval 34, par exemple entre 1 et 5 fois supérieure à la longueur de la partie aval 34, par exemple entre 2 et 3 fois supérieure à la longueur de la partie aval 34. La
Dans un premier exemple de réalisation, la partie amont 33 et la partie aval 34 sont agencées de façon contigüe sans chevauchement le long de l’axe A. La partie amont 33 et la partie aval 34 de l’élément abradable 30 sont ainsi axialement contigües, une alvéole aval de la partie amont 33 étant au contact d’une alvéole amont de la partie aval 34.In a first embodiment, the upstream part 33 and the downstream part 34 are arranged contiguously without overlapping along the axis A. The upstream part 33 and the downstream part 34 of the abradable element 30 are thus axially contiguous , a downstream cell of the upstream part 33 being in contact with an upstream cell of the downstream part 34.
La jonction 35 entre la partie amont 33 et la partie aval 34 peut former une ligne orientée sensiblement perpendiculairement à l’axe A. Ainsi, la jonction 35 entre la partie amont 33 et la partie aval 34 est une ligne droite disposée en une position prédéterminée de l’axe A. Lorsque l’axe A est parallèle à l’axe de turbine et que l’axe de turbine correspond à l’axe longitudinal, la jonction 35 entre la partie amont 33 et la partie aval 34 est ainsi dirigée sensiblement selon l’axe radial. En alternative, la jonction 35 entre la partie amont 33 et la partie aval 34 peut présenter toute autre géométrie appropriée, par exemple une ligne présentant une inclinaison comprise strictement entre 0° et 90° à l’axe A, une ligne courbe, etc.The junction 35 between the upstream part 33 and the downstream part 34 can form a line oriented substantially perpendicular to the axis A. Thus, the junction 35 between the upstream part 33 and the downstream part 34 is a straight line arranged in a predetermined position of the axis A. When the axis A is parallel to the turbine axis and the turbine axis corresponds to the longitudinal axis, the junction 35 between the upstream part 33 and the downstream part 34 is thus directed substantially along the radial axis. Alternatively, the junction 35 between the upstream part 33 and the downstream part 34 may have any other suitable geometry, for example a line presenting an inclination strictly between 0° and 90° to the axis A, a curved line, etc.
La jonction 35 entre la partie amont 33 et la partie aval 34 peut être située plus proche du bord de fuite que du bord d’attaque de l’aube 10, 20 de l’élément mobile 20, 26 en regard de laquelle est disposé l’élément abradable 30. Plus particulièrement, ainsi qu’illustré à titre d’exemples non limitatifs en
Lorsque l’élément abradable 30 est monté sur le carter 100 en regard d’au moins une aube 20 de la roue mobile, la jonction 35 entre la partie amont 33 et la partie aval 34 peut s’étendre plus proche du bord de fuite que du bord d’attaque de l’aube 20 de la roue mobile, par exemple sensiblement au niveau dudit bord de fuite de l’aube 20 de la roue mobile en regard de laquelle s’étend l’élément abradable 30.When the abradable element 30 is mounted on the casing 100 facing at least one blade 20 of the movable wheel, the junction 35 between the upstream part 33 and the downstream part 34 can extend closer to the trailing edge than of the leading edge of the blade 20 of the moving wheel, for example substantially at the level of said trailing edge of the blade 20 of the moving wheel facing which the abradable element 30 extends.
Lorsque l’élément abradable 30 est monté sur le pied du distributeur en regard de la virole 26 de la roue mobile et en regard d’au moins une aube 10 du distributeur, la jonction 35 entre la partie amont 33 et la partie aval 34 peut s’étendre plus proche du bord de fuite que du bord d’attaque de l’aube 10 du distributeur, par exemple sensiblement au niveau dudit bord de fuite de l’aube 10 du distributeur en regard de laquelle s’étend l’élément abradable 30.When the abradable element 30 is mounted on the foot of the distributor facing the shroud 26 of the movable wheel and facing at least one blade 10 of the distributor, the junction 35 between the upstream part 33 and the downstream part 34 can extend closer to the trailing edge than to the leading edge of the blade 10 of the distributor, for example substantially at the level of said trailing edge of the blade 10 of the distributor opposite which the abradable element extends 30.
Dans un deuxième exemple de réalisation, la partie amont 33 et la partie aval 34 sont séparées par au moins une partie intermédiaire présentant des alvéoles dont une direction de plus grande dimension d’extension longitudinale est orientée suivant un ou plusieurs axes différents du premier axe X1 et du deuxième axe X2.In a second exemplary embodiment, the upstream part 33 and the downstream part 34 are separated by at least one intermediate part having cells whose direction of greatest longitudinal extension dimension is oriented along one or more axes different from the first axis X1 and the second axis X2.
Par exemple, une partie intermédiaire située, par exemple agencée de façon contigüe, entre la partie amont 33 et la partie aval 34 peut comprendre une pluralité d’alvéoles. Tout ou partie des alvéoles dans la partie intermédiaire présentent une plus grande dimension d’extension longitudinale qui s’étend suivant un troisième axe formant un troisième angle avec l’axe A, le troisième angle étant strictement compris entre le premier angle α1 et le deuxième angle α2. Une telle partie intermédiaire permet une évolution plus graduelle de la vitesse tangentielle du flux de fuite Ff1, Ff2 circulant au travers des alvéoles de l’élément abradable 30. Plusieurs parties intermédiaires peuvent être présentes, chacune présentant un axe de partie intermédiaire respectif, les angles formés entre chacun des axes de chaque partie intermédiaire et l’axe A étant différents et étant chacun strictement compris entre le premier angle α1 et le deuxième angle α2. Les parties intermédiaires sont disposées depuis la partie amont 33 jusqu’à la partie aval 34 par ordre décroissant des angles des axes de partie intermédiaire, de sorte que les angles formés entre les alvéoles et l’axe A diminuent progressivement depuis l’amont vers l’aval de l’élément abradable 30. De telles plusieurs parties intermédiaires permettent une évolution encore plus graduelle de la vitesse tangentielle du flux de fuite Ff1, Ff2 circulant au travers des alvéoles de l’élément abradable 30.For example, an intermediate part located, for example arranged contiguously, between the upstream part 33 and the downstream part 34 may comprise a plurality of cells. All or part of the cells in the intermediate part have a greater dimension of longitudinal extension which extends along a third axis forming a third angle with the axis A, the third angle being strictly included between the first angle α1 and the second angle α2. Such an intermediate part allows a more gradual evolution of the tangential speed of the leak flow Ff1, Ff2 circulating through the cells of the abradable element 30. Several intermediate parts can be present, each having a respective intermediate part axis, the angles formed between each of the axes of each intermediate part and the axis A being different and each being strictly included between the first angle α1 and the second angle α2. The intermediate parts are arranged from the upstream part 33 to the downstream part 34 in descending order of the angles of the intermediate part axes, so that the angles formed between the cells and the axis A gradually decrease from the upstream towards the downstream of the abradable element 30. Such several intermediate parts allow an even more gradual evolution of the tangential speed of the leak flow Ff1, Ff2 circulating through the cells of the abradable element 30.
En alternative, les alvéoles de la partie intermédiaire de l’élément abradable 30 peuvent présenter une plus grande dimension d’extension longitudinale qui s’étend suivant différents axes, lesdits différents axes formant différents angles avec l’axe A, lesdits différents angles diminuant progressivement entre une extrémité amont et une extrémité aval de la partie intermédiaire de l’élément abradable 30, en particulier depuis le premier angle α1 au niveau de l’extrémité amont jusqu’au deuxième angle α2 au niveau de l’extrémité aval. Une telle partie intermédiaire comprenant des alvéoles présentant un changement d’angle progressif permet une évolution encore plus graduelle de la vitesse tangentielle du flux de fuite Ff1, Ff2 circulant au travers des alvéoles de l’élément abradable 30.Alternatively, the cells of the intermediate part of the abradable element 30 may have a greater dimension of longitudinal extension which extends along different axes, said different axes forming different angles with the axis A, said different angles gradually decreasing between an upstream end and a downstream end of the intermediate part of the abradable element 30, in particular from the first angle α1 at the upstream end to the second angle α2 at the downstream end. Such an intermediate part comprising cells having a progressive change of angle allows an even more gradual evolution of the tangential speed of the leak flow Ff1, Ff2 circulating through the cells of the abradable element 30.
La turbine peut comprendre en outre une léchette d’étanchéité 40 disposée sur un élément mobile 20, 26 en regard d’un élément abradable 30 monté sur un élément fixe 10, 100 de la turbine. La léchette d’étanchéité 40 et l’élément abradable 30 forment ensemble un joint d’étanchéité. Le joint d’étanchéité assure une étanchéité entre l’élément mobile 20, 26 en rotation et l’élément fixe 10, 100 situé en regard du joint d’étanchéité. Lors du fonctionnement de la turbomachine, la léchette d’étanchéité 40 présente une vitesse de rotation autour de l’axe de turbine correspondant à celle de l’élément mobile 20, 26. Le joint d’étanchéité permet de diminuer le débit du flux de fuite Ff1, Ff2 contournant l’élément mobile 20, 26, et ainsi d’améliorer encore le rendement de la turbomachine. La léchette d’étanchéité 40 peut être formée d’une seule pièce avec l’élément mobile 20, 26, ou être rapportée et fixée sur l’élément mobile 20, 26. Lors du fonctionnement de la turbomachine, notamment quand des dilatations thermiques ou mécaniques différentielles dues aux échauffements ou aux forces centrifuges et survenant dans des circonstances telles que des régimes transitoires mettent temporairement l'élément abradable 30 et la léchette d’étanchéité 40 en contact, la léchette d’étanchéité 40 entame l’élément abradable 30 sans être elle-même usée par le contact. Par exemple, une léchette d’étanchéité 40 peut être disposée sur la tête d’une aube 20 de la roue mobile en regard du carter 100. En alternative ou en outre, une léchette d’étanchéité 40 peut être disposée sur la virole 26 de la roue mobile, en regard d’au moins une aube 10 du distributeur.The turbine may further comprise a sealing lip 40 placed on a movable element 20, 26 facing an abradable element 30 mounted on a fixed element 10, 100 of the turbine. The sealing lip 40 and the abradable element 30 together form a seal. The seal ensures a seal between the movable element 20, 26 in rotation and the fixed element 10, 100 located opposite the seal. During operation of the turbomachine, the sealing lip 40 has a speed of rotation around the turbine axis corresponding to that of the movable element 20, 26. The seal makes it possible to reduce the flow rate of the flow of leak Ff1, Ff2 bypassing the mobile element 20, 26, and thus further improve the efficiency of the turbomachine. The sealing lip 40 can be formed in one piece with the movable element 20, 26, or be attached and fixed on the movable element 20, 26. During operation of the turbomachine, in particular when thermal expansions or differential mechanical forces due to heating or centrifugal forces and occurring in circumstances such as transient regimes temporarily bring the abradable element 30 and the sealing lip 40 into contact, the sealing lip 40 cuts into the abradable element 30 without being itself worn by contact. For example, a sealing wiper 40 can be placed on the head of a blade 20 of the movable wheel facing the casing 100. Alternatively or in addition, a sealing wiper 40 can be placed on the ferrule 26 of the movable wheel, facing at least one vane 10 of the distributor.
Le joint d’étanchéité formé par le couple léchette d’étanchéité 40 et élément abradable 30 peut être un joint labyrinthe. Le joint d’étanchéité peut comprendre une ou plusieurs léchettes d’étanchéité 40 espacées les unes des autres le long de l’axe de turbine. Chaque léchette d’étanchéité 40 s’étend depuis l’élément mobile 20, 26 vers l’élément abradable 30 monté sur l’élément fixe 10, 100, c’est-à-dire depuis l’intérieur vers l’extérieur de la turbomachine. L’élément abradable 30 est disposé en regard des léchettes d’étanchéité 40 du joint d’étanchéité.The seal formed by the pair of sealing lip 40 and abradable element 30 can be a labyrinth seal. The seal may comprise one or more sealing lips 40 spaced from each other along the turbine axis. Each sealing lip 40 extends from the movable element 20, 26 towards the abradable element 30 mounted on the fixed element 10, 100, that is to say from the inside towards the outside of the turbomachine. The abradable element 30 is arranged opposite the sealing lips 40 of the seal.
Lorsque la léchette d’étanchéité 40 est disposée sur la tête d’une aube 20 de la roue mobile, la léchette d’étanchéité 40 peut être disposée sur une plateforme 50 rapportée et fixée sur la tête de l’aube 20 de la roue mobile. Plus particulièrement, la ou les léchette(s) d’étanchéité 40 peuvent correspondre à des saillies radiales orientées vers l’extérieur de la plateforme 50 de l’aube 20 de la roue mobile.When the sealing lip 40 is placed on the head of a blade 20 of the movable wheel, the sealing lip 40 can be placed on a platform 50 attached and fixed on the head of the blade 20 of the movable wheel . More particularly, the sealing lip(s) 40 may correspond to radial projections oriented towards the outside of the platform 50 of the blade 20 of the moving wheel.
La jonction 35 entre la partie amont 33 et la partie aval 34 de l’élément abradable 30 peut s’étendre entre deux léchettes d’étanchéité 40, en particulier entre une léchette amont et une léchette aval disposée en aval de la léchette amont. Ainsi, la vitesse tangentielle du flux de fuite Ff1, Ff2 au niveau des léchettes d’étanchéité 40 est maximisée, ce qui permet de réduire encore davantage les pertes par cisaillement du flux de fuite Ff1, Ff2 avec le reste du flux primaire Fp s’écoulant dans la turbine. Plus particulièrement, le flux de fuite Ff1, Ff2 est dévié par la léchette amont, de sorte qu’il comporte une forte composante giratoire après avoir passé la léchette amont. L’élément abradable 30 redresse alors le flux de fuite Ff1, Ff2 pour réduire sa giration, voire en changer le sens pour faciliter sa réintroduction dans le reste du flux primaire Fp une fois que le flux de fuite Ff1, Ff2 a dépassé la léchette aval.The junction 35 between the upstream part 33 and the downstream part 34 of the abradable element 30 can extend between two sealing wipers 40, in particular between an upstream wiper and a downstream wiper arranged downstream of the upstream wiper. Thus, the tangential speed of the leak flow Ff1, Ff2 at the level of the sealing lips 40 is maximized, which makes it possible to further reduce the shear losses of the leak flow Ff1, Ff2 with the rest of the primary flow Fp flowing through the turbine. More particularly, the leakage flow Ff1, Ff2 is deflected by the upstream lip, so that it has a strong gyratory component after passing the upstream lip. The abradable element 30 then straightens the leak flow Ff1, Ff2 to reduce its gyration, or even change its direction to facilitate its reintroduction into the rest of the primary flow Fp once the leak flow Ff1, Ff2 has passed the downstream lip .
Les alvéoles, en particulier la structure alvéolaire 32, de l’élément abradable 30, peuvent être obtenues par fabrication additive. Ainsi, la structure alvéolaire 32 peut être formée d’un matériau unique, et la partie amont 33 et la partie aval 34 présentant les premier et deuxième angles α1, α2 différents peuvent être fabriquées facilement, y compris au niveau de la jonction 35 entre la partie amont 33 et la partie aval 34.The cells, in particular the cell structure 32, of the abradable element 30, can be obtained by additive manufacturing. Thus, the cellular structure 32 can be formed from a single material, and the upstream part 33 and the downstream part 34 having the first and second different angles α1, α2 can be easily manufactured, including at the level of the junction 35 between the upstream part 33 and the downstream part 34.
La fabrication additive peut être assurée par dépôts successifs de couches de poudres métalliques fusionnées par rayon laser pour former le réseau des alvéoles formant la couche de matériau à structure alvéolaire 32.Additive manufacturing can be ensured by successive deposition of layers of metal powders fused by laser beam to form the network of cells forming the layer of material with cellular structure 32.
L’élément abradable 30 peut être revêtu d’un traitement de surface particulier, par exemple de NiCrAlY ou céramique (par exemple de type ZrO2).The abradable element 30 can be coated with a particular surface treatment, for example NiCrAlY or ceramic (for example ZrO2 type).
La solution décrite ci-dessus n’est pas limitée aux exemples de réalisation décrits, et peut être utilisée dans d’autres emplacements de la turbomachine comprenant un élément mobile en rotation autour de l’axe longitudinal et un élément fixe.The solution described above is not limited to the embodiments described, and can be used in other locations of the turbomachine comprising a mobile element rotating around the longitudinal axis and a fixed element.
D’autres modes de réalisation peuvent être envisagés et une personne du métier peut facilement modifier les modes ou exemples de réalisation exposés ci-dessus ou en envisager d’autres tout en restant dans la portée de la demande.
Other embodiments can be envisaged and a person skilled in the art can easily modify the modes or examples of embodiment set out above or consider others while remaining within the scope of the application.
Claims (10)
- une roue mobile comprenant une virole (26) solidaire en rotation d’une couronne formée par une pluralité d’aubes radiales (20) réparties autour d’un disque (25) centré sur un axe de turbine ;
- un distributeur fixe comprenant une couronne formée par une pluralité d’aubes radiales (10) circonférentiellement réparties autour d’un pied du distributeur centré sur l’axe de turbine, le distributeur s’étendant autour de la virole (26) de la roue mobile ;
- un carter (100) externe fixe qui s’étend autour de la roue mobile et du distributeur ; et
- un élément abradable (30) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, l’élément abradable (30) étant monté sur le carter (100) en regard d’au moins une aube (20) de la roue mobile, et/ou sur le pied du distributeur en regard de la virole (26) de la roue mobile. Turbine, in particular a low pressure turbine, for a turbomachine, comprising:
- a mobile wheel comprising a ferrule (26) integral in rotation with a crown formed by a plurality of radial vanes (20) distributed around a disc (25) centered on a turbine axis;
- a fixed distributor comprising a crown formed by a plurality of radial vanes (10) circumferentially distributed around a foot of the distributor centered on the turbine axis, the distributor extending around the shroud (26) of the wheel mobile ;
- a fixed external casing (100) which extends around the moving wheel and the distributor; And
- an abradable element (30) according to any one of claims 1 to 7, the abradable element (30) being mounted on the casing (100) facing at least one blade (20) of the movable wheel, and /or on the foot of the distributor opposite the ferrule (26) of the moving wheel.
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