Brevet FR2595119A1 — publié le 19870904

La présente invention concerne un dispositif d'étan- chéité pour réaliser un étanchement entre l'extrémité aval d'une paroi externe d'une chambre de combustion et une sur- face tournée vers l'avant formée par des brides sur des aubes d'entrée d'une turbine d'un moteur à turbine à gaz. La flexion de l'élément d'étanchéité entre l'extré- mité postérieure de la paroi externe de la chambre de com- bustion et les brides externes des aubes directrices d'en- trée d'une turbine est réduite au minimum, pour empêcher une fuite en ce point, grâce à la prévision de raidisseurs et de plaques de raidissement sur la paroi de l'élément d'é- tanchéité à l'endroit o celui-ci est en contact avec les brides externes des aubes, afin de maintenir plus sûrement une surface d'étanchéité appliquée contre la surface d'étan- chement prévue sur les brides. Une zone de fuite incontrôlée de l'air de refroidis- sement qui a présenté régulièrement un problème, est celle o l'air de refroidissement s'écoule vers l'intérieur,à partir du conduit de l'air de refroidissement, à l'entrée de la turbine, au lieu de pénétrer dans les extrémités externes des aubes de turbine et les embases environnantes, afin de les refroidir. Ce problème a été rencontré dans des turbines à gaz d'avions anciennes. Le brevet US-2 702 454 décrit une construction dans laquelle l'air de refroidissement est dirigé vers les aubes de la turbine et vers les embases d'une manière différente. Dans le brevet US-3 670 497 ulté- rieur un agencement différent a été utilisé afin d'éviter la nécessité d'avoir un joint d'étanchéité en ce point. Au fur et à mesure que s'est poursuivi le développement des tur- bines à gaz et que des performances plus poussées ont été demandées. il est devenu davantage nécessaire de modifier la structure en ce point afin de permettre l'écoulement désiré et de réduire au minimum la fuite au moyen d'une structure simplifiée. Un joint d'étanchéité anti-fuite destiné à être utilisé en cet emplacement est décrit dans le brevet US-4 251 986 et une forme d'exécution différente du joint d'étanchéité au même emplacement est décrite dans le brevet US-4 425 078. Ce dernier brevet décrit une construction de joint d'étanchéité simplifiée qui est pourvue d'un dispo- sitif au moyen duquel la fuite peut être contrôlée d'une manière notable. La présente invention permet de simplifier davantage la construction de l'élément d'étanchéité qui est maintenu contre les brides, s'étendant vers l'extérieur, prévues sur les aubes d'entrée de la turbine, en prévoyant des ailes intégrales s'étendant vers l'avant à partir du bord de l'élément d'étanchéité. entre des zones voisines alternant de boulons de fixation, et en montant une bande de renfor- cement à bride entre les autres paires voisines de boulons. Ces boulons maintiennent les bandes ou plaques de renfor- cement en position. Les brides prévues sur les aubes sont inclinées de manière à s'écarter de la surface avec laquelle l'élément d'étanchéité est en contact, afin de former, sur la bride. une arête à l'endroit de la circonférence passant par les axes des boulons. arête le long de laquelle l'élé- ment d'étanchéité peut pivoter sous l'effet d'une charge d'un moment de flexion élevé s'exerçant sur l'élément d'é- tanchéité. On décrira ci-après,à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention,en référence au dessin annexé sur lequel: La figure 1 est une vue en coupe transversale d'une partie de l'élément d'étanchéité suivant l'invention. La figure 2 est une vue en coupe longitudinale partielle à travers l'entrée de la turbine à gaz, à l'en- droit ou la structure d'étanchéité est placée, faite sui- vant la ligne 2-2 de la figure 1. La figure 3 est une vue en coupe faite suivant la ligne 3-3 de la figure 1. La figure 4 est une vue en coupe faite suivant la ligne 4-4 de la figure 1. L'invention est représentée sous la forme d'un élé- ment d'étanchéité disposé directement en amont des embases externes 2 d'aubes d'entrée de la turbine d'un moteur à turbine à gaz. Ces embases 2 comportent des brides 6 s'éten- dant vers l'extérieur, le long du bord antérieur de l'emba- se, de manière à former un.e surface plane 8 tournée vers l'avant et contre laquelle est maintenu l'élément d'étan- chéité 10 réalisé sous la forme d'un anneau. Cet élément d'étanchéité 10 est fixé à l'extrémité aval de la paroi d'étanchement externe 12 de la chambre de combustion. La paroi interne 14 est la paroi externe de la chambre de com- bustion. La structure est agencée de manière à diriger l'air de refroidissement à partir de ce conduit, vers et dans la turbine pour qu'il s'écoule le long des surfaces internes des embases 2 et autour des extrémités externes des aubes 4. L'élément d'étanchéité 10 comprend, à son extrémité postérieure, une partie ou bride 16 s'étendant vers l'exté- rieur et constituant une surface plane 18 coopérant avec la surface 8 des brides 6, en étant maintenue contre celle-ci, au moyen d'une succession de boulons 20 qui s'étendent à travers l'élément d'étanchéité 10 et les brides 6 sur les aubes comme il est représenté sur la figure 4. Les gaz de combustion à haute température qui pénètrent dans les aubes d'entrée 4 de la turbine, amènent les composants 12 et 14 de la paroi externe de la chambre de combustion à se dilater thermiquement en produisant une charge de moment de flexion dans une direction 22, dans l'élément d'étanchéité 10 proté- gé et refroidi. Cette charge de moment de flexion produit une torsion torique de l'élément d'étanchéité 10, de manière à réduire le contact entre l'élément d'étanchéité 10 et la surface 8, et le but de la présente invention est de mainte- nir le contact entre l'élément d'étanchéité 10 et la surface 8 et également de renforcer l'élément d'étanchéité 10 dans une direction circonférentielle afin d'empêcher une distor- sion de l'élément sous l'effet de gradients thermiques cir- conférentiels. A cet effet l'élément d'étanchéité 10 est renforcé par une pluralité de plaques supports 24 s'étendant entre des boulons voisins 20 et percées de trous 26 à travers lesquels passent les boulons voisins. Ces plaques sont dis- posées du côté amont de la bride 16. La bride 16 de l'élé- ment d'étanchéité 10 se termine généralement le long de la circonférence passant par les axes des boulons-20 sauf à l'endroit de pattes 28 adjacentes aux trous 30 traversés par les boulons. Les plaques supports 24 se terminent éga- lement généralement le long de la circonférence passant par les axes des boulons et elles comportent des pattes 32, à l'endroit des boulons, aux extrémités opposées des plaques, afin de permettre la fixation par les boulons. Ces pattes 32 s'étendent généralement sur la même longueur que les pattes 28 sur l'élément d'étanchéité 10. Pour obtenir un renforce- ment additionnel chaque plaque 24 comporte une cornière 24 fixée à sa surface antérieure entre ses extrémités, à l'in- térieur de la circonférence passant par les axes des bou- lons. Cette cornière 34 comporte une aile 36 faisant saillie vers l'avant, espacée radialement vers l'intérieur par rap- port à la circonférence passant par les axes des boulons et s'étendant sensiblement sur toute la longueur de la pla- que. Les plaques 24 s'étendent entre des paires de bou- lons, comme il est représenté. et il n'y aucune plaque entre les paires voisines de boulons qui sont reliés par les pla- ques, comme il est représenté sur la figure 1. Pour ren- forcer ces zones l'élément d'étanchéité 10 comporte une aile 38 faisant saillie vers l'avant, le long du bord externe de la bride 16, et alignée avec la série de boulons. Ces ailes 38 se terminent h faible distance des boulons et des extré- mités des plaques 24 comme on peut le voir sur la figure 1. Comme il a été dit ci-dessus, les brides 16 de l'élément d'étanchéité 10, les brides 6 des embases et les plaques supports 24 ont toutes une limite marginale externe géné- rale située, dans le sens radial, à l'endroit d'une ligne circonférentielle 31 passant les axes des boulons 20. Aux emplacements de ces boulons la bride 16 de l'élément d'étan- chéité 10, les brides 6 des embases et les plaques support 24 ont toutes les pattes locales 28,32, s'étendant vers l'extérieur, afin de constituer des surfaces d'appui pour les boulons de fixation, comme il est représenté sur la figure 4. En outre les brides 6 des embases présentent des surfaces 40 qui sont inclinées radialement vers l'arrière à partir du plan de la surface 8. Cette partie inclinée s'é- tend vers l'extérieur en partant des axes des boulons 31 comme il est représenté sur la figure 3. Cette partie incli- née à partir de la surface 8 permet à l'élément d'étanchéité de tourner d'une manière torique autour d'une ligne cir- conférentielle de contact passant par les axes des boulons, si bien que les surfaces 18 ne sont pas en contact avec les surfaces 8 tout en empêchant toute fuite d'air de refroidis- sement à travers le joint d'étanchéité. Egalement chaque boulon 20 présente un épaulement 42 pour déterminer l'espacement entre la surface transversale 44 de la tête du boulon et la surface 8 de la bride 6 de l'embase, pour permettre un déplacement radial relatif entre la bride 16 de l'élément d'étanchéité 10 et les brides 6 des embases. Ces brides 6 sont percées de trous 30 ayant un diamètre plus petit que celui de l'épaulement 42 du boulon. Un écrou 46 fixe le boulon à la bride 6 de l'embase et il le maintient en position. Les plaques supports 24 sont percées de trous 26 qui s'emboitent sur l'épaulement 42 du boulon et sous la tête de boulon 44, pour mettre ainsi en position les plaques 24. La bride 16 de l'élément d'étanchéité 10 pré- sente, dans la zone des boulons, des fentes radiales 50 (figure 4) lesquelles permettent le déplacement relatif dans le sens radial tout en maintenant un contact entre les sur- faces 8 et 18 pour assurer l'étanchéité. Avec une telle disposition l'élément d'étanchéité 10 est généralement maintenu en contact superficiel avec la surface 8 sur les brides 6, pratiquement sur la totalité de l'aire de la bride 16, et les ailes 38 et les plaques à cornière 24 s'opposent à la flexion. Naturellement ces ailes 38 et plaques à cornière 24 empêchent également une distor- sion de l'élément d'étanchéité dans la direction axiale. Sous des charges de moment importantes l'élément d'étan- chéité peut pivoter dans une certaine mesure autour de l'a- rête 48 mais même dans ce cas un contact étanche est main- tenu au moins sur une ligne de contact dans les conditions les plus défavorables. La bride 16 de l'élément d'étanchéité 10 comporte une pluralité de plaques supports 24 s'étendant entre des boulons voisins 20 et percées de trous 26 à travers lesquels passent les boulons voisins. Ces plaques sont disposées du côté amont de la bride 16. Pour obtenir un renforcement additionnel chaque plaque 24 comporte une cornière 24 fixée à sa surface antérieure, entre ses extrémités, à l'inté- rieur de la circonférence passant par les axes des boulons, et cette cornière comporte une aile 36 faisant saillie vers l'avant, espacée radialement vers l'intérieur par rap- port à la circonférence passant par les axes des boulons et s'étendant sensiblement sur toute la longueur de la pla- que. Egalement, entre les paires de boulons 20 qui ne sont pas reliés par les plaques support 24, la bride 16 de l'élément d'étanchéité 10 comporte une aile intégrale de renfort 18 faisant saillie vers l'avant et qui est alignée avec les axes des boulons 20, afin de contribuer addition- nellement au maintien du contact entre les surfaces 8 et 18 pendant la torsion de l'élément d'étanchéité 10. Cette aile de renforcement 38 se termine à faible distance des boulons et des extrémités des plaques 24 comme on peut le voir sur la figure 1. REVENDICATIONS 1.- Dispositif d'étanchéité pour réaliser un étan- chement entre l'extrémité aval d'un conduit d'air de refroi- dissement et une surface tournée vers l'avant formée par des brides sur des aubes d'entrée d'une turbine, caractérisé en ce qu'il comporte un élément d'étanchéité (10) ayant une partie radiale plane (16) tournée vers l'arrière et desti- née à être en contact avec la surface (8) tournée vers l'a- vant formée par les brides (6), une série de boulons (20) fixant l'élément (10) aux brides (6), des plaques de renfor- cement (24) s'étendant entre des boulons voisins (20) dans la série de boulons et fixées par ces boulons (20) à la face antérieure de la partie radiale (16), et des ailes (38) sur le bord externe des parties de l'élément d'étanchéité (10) se trouvant dans les espaces qui ne sont pas recouverts par les plaques (24). 2.- Dispositif suivant la revendication 1 carac- térisé en ce que les plaques (24) portent des cornières de renforcement (34) sur leur surface antérieure, une aile (36) de chaque cornière (34) s'étendant vers l'avant. 3.- Dispositif suivant la revendication 1 caracté- risé en ce que les plaques (24) s'étendent entre des bou- lons voisins (20) constituant une paire de boulons et les ailes (38) sur l'élément d'étanchéité (10) sont disposés entre les plaques voisines (24). 4.- Dispositif suivant la revendication 1 caracté- risé en ce que l'aile (38) prévue sur la partie de l'élé- ment d'étanchéité (10) est généralement alignée avec la série de boulons (20). 5.- Dispositif suivant la revendication 2 caracté- risé en ce que l'aile (36) de la cornière (34) fixée sur la plaque (24) qui s'étend vers l'avant, est située à pro- ximité immédiate de la circonférence passant par les axes des boulons (20) mais vers l'intérieur par rapport à celle- ci. 2595119- 6.- Dispositif d'étanchéité pour réaliser un étan- chement entre l'extrémité aval d'un conduit d'air de refroi- dissement et une surface tournée vers l'avant formée par des brides sur des aubes d'entrée d'une turbine, caractérisé en ce qu'il comporte, en combinaison, une série d'embases (2) d'aubes (4) comportant, à leurs extrémités antérieures, des brides (6) s'étendant vers l'extérieur, afin de former une surface (8) tournée vers l'avant, un élément d'étanchéité (10) ayant une partie plane (16) tournée vers l'arrière et destinée à être en contact avec la surface (8) tournée vers l'avant, une série de boulons (20) fixant l'élément (10) aux brides (6), des plaques de renforcement (24) s'étendant entre des boulons voisins (20) dans la série de boulons et fixées par ces boulons (20) à la face antérieure de la par- tie (16), et des ailes (38) sur le bord externe des parties de l'élément d'étanchéité (10) se trouvant dans les espaces qui ne sont pas recouverts par les plaques (24). 7.- Dispositif suivant la revendication 6 carac- térisé en ce que les plaques (24) portent des cornières de renforcement (34) sur leur surface antérieure, une aile (36) de chaque cornière (34) s'étendant vers l'avant et étant située à proximité immédiate, mais toutefois vers l'inté- rieur, de la série de boulons (20). 8.- Dispositif suivant la revendication 6 caracté- risé en ce que l'aile (38) prévue sur le bord externe de l'élément d'étanchéité (10) est généralement alignée avec la série de boulons (20). 9.- Dispositif suivant la revendication 6 caracté- risé en ce que la surface des brides (6) est inclinée, à l'extérieur de la série de boulons (20), en s'écartant de la surface avec laquelle est en contact l'élément d'étanchéité (10).