Brevet FR2731466A1 — publié le 19960913

" Stator de turbomachine " La présente invention concerne un Stator de turbomachine comprenant un grand nombre d'aubes, distinc- tes, réalisées séparément ou réunies en forme de groupes ayant un pied de segment d'aube, les pieds de segments d'aubes étant reliés de manière amovible, au niveau de leur arc intérieur, aux segments de support d'un revêtement d'étanchéité. Les revêtements d'étanchéité maintenus par les segments de support ont pour but de coopérer avec les piè- ces tournantes d'une turbomachine, notamment avec les lè- vres d'étanchéité réalisées sur le rotor, pour séparer l'un de l'autre des espaces à l'intérieur de la turbomachine, o règnent des pressions différentes. Usuellement, les revête- ments d'étanchéité sont réalisés sous la forme de revête- ment à rodage soumis à l'usure et qui, de ce fait, doivent pouvoir se changer facilement. On a constaté que, du fait des conditions limites, existantes, la liaison des segments de support avec des revêtements d'étanchéité d'une part et avec les talons des segments d'aubes d'autre part (désignée globalement comme bande de recouvrement intérieure) pré- sente des difficultés. Selon l'état de la technique, il est connu de réaliser ces liaisons sous la forme de liaisons brasées. Un inconvénient de cette solution est que, lorsqu'on change les revêtements d'étanchéité, il faut soumettre les aubes à un traitement thermique, ce qui peut présenter des inconvé- nients pour les caractéristiques des matériaux des aubes. Une autre solution de l'état de la technique consiste à réaliser une liaison par crochets, c'est-à-dire des rainures annulaires qui se chevauchent radialement en- tre les segments de support d'une part et les talons de segments d'aubes d'autre part. Un inconvénient de cette so- lution est, entre autres, son poids relativement élevé. Une autre solution connue selon l'état de la technique prévoit une liaison par rivets entre les segments de support et les talons des segments d'aubes; cette solu- tion présente surtout l'inconvénient d'un coût de montage relativement important et d'un encombrement supplémentaire élevé. La présente invention a ainsi pour but de créer un stator de turbine correspondant au type défini ci- dessus, dans lequel la liaison entre les talons des seg- ments d'aubes et les segments de support se réalise avec une mise en oeuvre constructive réduite, présentant un poids aussi réduit que possible et un encombrement réduit et qui puisse de plus se détacher facilement et rapidement sans intervenir sur les différentes aubes. Ce problème est résolu selon l'invention en ce que les composants formés d'une part des pieds de segments d'aubes et d'autre part des segments de support constituent des brides annulaires dont les surfaces annulaires adaptées frontalement l'une à l'autre sont engagées l'une dans l'au- tre pour bloquer cette liaison engagée, les surfaces ajus- tées frontales d'un composant comportent chaque fois une rainure annulaire dont la section se complète avec celle de la rainure annulaire opposée de l'autre composant pour for- mer une section d'ensemble, un fil de fixation adapté à cette section d'ensemble étant placé chaque fois dans une paire de rainures. La réalisation selon l'invention de la liaison entre les talons des segments d'aubes et les segments de support résout non seulement le problème posé mais offre en outre l'avantage de pouvoir s'adapter quant à la longueur des arcs des talons des segments d'aubes et des segments de support; en d'autres termes, on peut utiliser aussi bien des pieds de segments d'aubes de longueurs d'arc différen- tes, que des segments de support. La longueur des arcs peut non seulement être réduite, c'est-à-dire que l'on peut pré- voir un pied de segment pour chaque aube, mais encore la longueur peut correspondre au maximum à un demi-arc de cer- cle. Le pas des pieds de segments d'aubes peut être totale- ment indépendant du pas des segments de support, ce qui entraîne en outre que les segments de support peuvent avoir des longueurs d'arc plus courtes ou plus grandes que celles des pieds de segments d'aubes. La seule adaptation à effec- tuer consiste à adapter la longueur des fils de fixation utilisés respectivement, à la longueur des arcs des pieds de segments d'aubes ou des segments de support. Pour une fonction de sécurité parfaite, il est toutefois souhaitable que les rainures annulaires soient réalisées sous la forme de surfaces adaptées, avec chaque fois des épaulements à angle droit ou des épaulements pratiquement à angle droit. Cela évite tout serrage gênant des composants. Il est avantageux que le fil de fixation, no- taumment en acier à ressort, présente une section circu- laire, car cela permet d'utiliser des fils du commerce. Il faut toutefois que l'on ne soit pas limité à une section circulaire mais que l'on puisse également utiliser d'autres formes de profils ou de sections, par exemple une section elliptique ou encore une section polygonale pour le fil de fixation. Un autre développement avantageux prévoit qu'au moins une extrémité de fil soit recourbée dans la direction périphérique pour éviter le coulissement du fil et soit ap- pliquée contre une butée adaptée de la bride annulaire. Un tel cintrage de l'extrémité du fil peut se faire à la fois dans un plan radial et dans la direction axiale. Usuelle- ment, on recourbe à angle droit. Toutefois, on peut envisa- ger des angles de cintrage différents d'un angle droit. Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, la largeur de la rainure annulaire est légère- ment supérieure à la dimension radiale moyenne du fil de fixation. Cette réalisation autorise entre les deux compo- sants ainsi reliés, c'est-à-dire, d'une part, le segment de support et d'autre part, le pied du segment d'aube, un lé- ger jeu radial qui peut être intéressant pour absorber les dilatations thermiques. Pour éviter tout mouvement gênant de dilatation entre d'une part les segments de support et d'autre part les pieds de segments d'aubes, il est avantageux que les composants des pieds de segments d'aubes et des segments de support forment une chambre annulaire à l'état assemblé, pour recevoir des griffes élastiques serrant l'un contre l'autre les autres composants. Un exemple de réalisation de l'invention sera décrit ci-après de manière plus détaillée à l'aide des des- sins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue dans la direction axiale (I-I se- lon la figure 2), schématique, d'un stator de turboma- chine, - la figure 2 est une coupe du stator de la figure 1 selon la ligne de coupe II-II, - la figure 3 montre la liaison entre le pied d'un segment d'aube et le segment de support pour le revêtement d'étanchéité, à échelle agrandie, selon la vue en coupe de la figure 2, - la figure 4 est une coupe d'un segment de support sans revêtement d'étanchéité, selon la figure 3, et - la figure 5 est une coupe selon V- V de la figure 3, au niveau des extrémités recourbées des fils de fixation. La vue axiale schématique selon la figure 1 du stator d'une turbomachine comprend une couronne extérieure 7, un grand nombre d'aubes 1 et une couronne intérieure formée des pieds de segments d'aubes 2 et des segments de support 3 reliés à ceux-ci. La couronne extérieure 7 du stator peut être une couronne en un seul morceau qui doit présenter, à un endroit de sa périphérie, un point d'enfi- lage pour les aubes de stator 1; la couronne peut égale- ment être divisée en plusieurs parties, de sorte qu'elle se compose de plusieurs morceaux de segments comme la couronne intérieure. Les pieds de segments d'aubes 2 représentés à titre d'exemple à la figure 1 portent chaque fois quatre aubes séparées; on peut toutefois envisager n'importe quelle autre longueur d'arc pour les pieds de segments d'aubes 2; cela signifie que l'on peut à la fois avoir un pied de segment d'aube pour une aube 1 ou un pied de seg- ment d'aube s'étendant jusqu'à un arc de 1800. Les pieds de segments d'aubes 2 sont reliés à des segments de support 3 au niveau chaque fois de l'arc intérieur; ces segments de support présentent sur leur périphérie intérieure un revê- tement d'étanchéité 4; lorsque la turbomachine est assem- blée, ce revêtement coopère avec les arêtes d'étanchéité 81 d'un rotor 8 (voir figure 2). Dans l'exemple de réalisation représenté, les segments de support 3 occupent la même longueur d'arc que les pieds de segments d'aubes 2, mais leurs joints sont dé- calés par rapport à ceux des pieds de segments d'aubes 2. La technique de liaison décrite ci-après entre d'une part les pieds de segments d'aubes 2 et d'autre part les seg- ments de support 3, permet toutefois d'avoir des longueurs d'arc différentes entre les segments de support et les pieds de segments d'aubes. On peut également envisager d'avoir par exemple deux ou plusieurs segments de support par pied de segment d'aube ou inversement. La liaison amovible entre les pieds de segments d'aubes et les segments de support 3 apparaît dans la vue en coupe de la figure 2. Chaque pied de segment d'aube 2 comporte de part et d'autre une bride annulaire 21 formant chaque fois une surface annulaire frontale 22. Les segments de support 3 ont une bride annulaire 31 formant les surfa- ces annulaires frontales 32. Les surfaces annulaires 22 et 32 (voir figure 3) des pieds de segments d'aubes, et des segments de support, sont adaptées les unes par rapport aux autres pour permettre d'engager les deux composants l'un dans l'autre comme cela apparaît à la figure 2. Pour fixer cette liaison engagée, les surfaces frontales ajustées (surfaces annulaires 22, 32) de chaque composant sont mu- nies d'une rainure annulaire respective 23, 33 dont le pro- fil en section correspond à celui de la rainure opposée de l'autre composant pour constituer un profil de section d'ensemble. Dans l'exemple de réalisation représenté, cha- cune des rainures annulaires a une section en forme de de- mi-cercle et les deux rainures en regard l'une de l'autre se complètent pour former une section de cercle. Dans ce volume annulaire formé chaque fois par une paire de rainu- res 23, 33, à profil circulaire, on a placé un fil de fixa- tion 5. L'introduction se fait de préférence après engagement des deux composants l'un dans l'autre. On peut toutefois également placer le fil de fixation 5 dans la rainure annulaire de l'un des composants, et glisser l'au- tre composant dans le premier composant en circulant dans la direction périphérique. La section à échelle agrandie de la figure 3 montre de manière détaillée la liaison entre le pied de segment d'aube 2 et le segment de support 3. La figure 4 montre le segment de support 3, à échelle agrandie par rapport à la figure 3 et séparément. La largeur (b) de la rainure annulaire 33 est de préférence légèrement supérieure à l'extension radiale (d) du fil de fixation 5; dans le cas d'un fil de fixation 5 à section circulaire, l'extension radiale (d) correspond au diamètre du fil. La largeur de la rainure complémentaire 23 du pied de segment d'aube 2 peut être légèrement supérieure à la dimension radiale du fil de fixation. Cette réalisation plus large des rainures offre un léger jeu dans la direc- tion radiale entre le segment de support et le pied de seg- ment d'aube. Pour éviter des mouvements gênants (battements) ou des vibrations entre le pied de segment d'aube 2 et le segment de support 3, le volume annulaire (R) formé entre les deux composants reçoit de préférence, comme cela est indiqué à la figure 2, une pince élastique 6 placée dans le volume annulaire R ainsi formé; cette pince serre les deux composants l'un contre l'autre. Dans la me- sure o la pince élastique 6 s'applique à plat contre les composants, elle présente le même effet qu'un amortisseur d'oscillation par frottement. La longueur du fil de fixation 5 peut être choisie différente et n'est pas liée à la longueur d'arc d'un segment de support ou d'un pied de segment d'aube. Pour éviter que le fil de fixation 5 ne se déplace dans la direction périphérique, au moins une extrémité de fil 51 (voir figure 5) est recourbée et s'appuie contre une butée adaptée 24 du pied de segment d'aube 2. Dans l'exemple de réalisation selon la figure 5, on a un second fil de fixa- tion 5 dont l'extrémité est recourbée dans l'autre direc- tion. Cette vue est uniquement choisie pour montrer que l'extrémité du fil de fixation peut être recourbée d'une manière différente pour bloquer le fil en mouvement dans la direction périphérique. On peut également prévoir un cin- trage radialement vers l'extérieur ou radialement vers l'intérieur, comme cela n'est pas représenté aux figures. R E V E N D I C A T I 0 N S 1 ) Stator de turbomachine comprenant un grand nombre d'aubes (1), distinctes, réalisées séparément ou ré- unies en forme de groupes ayant un pied de segment d'aube (2), les pieds de segments d'aubes étant reliés de manière amovible, au niveau de leur arc intérieur, aux segments de support (3) d'un revêtement d'étanchéité (4), caractérisé en ce que les composants formés d'une part des pieds de segments d'aubes (2) et d'autre part des segments de sup- port (3) constituent des brides annulaires (21, 31) dont les surfaces annulaires (22, 32) adaptées frontalement l'une à l'autre sont engagées l'une dans l'autre pour blo- quer cette liaison engagée, les surfaces ajustées frontales (22, 32) d'un composant comportent chaque fois une rainure annulaire (23, 33) dont la section se complète avec celle de la rainure annulaire opposée de l'autre composant pour former une section d'ensemble, un fil de fixation (5) adap- té à cette section d'ensemble étant placé chaque fois dans une paire de rainures (23, 33). 2 ) Stator selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que le fil de fixation (5) a une section circu- laire. 3 ) Stator selon l'une quelconque des revendi- cations 1 et 2, caractérisé en ce qu'au moins une extrémité de fil (51) est cintrée dans la direction périphérique pour éviter le coulissement du fil de fixation (5), et s'appuie contre une butée adaptée (24, 34) de l'une des brides annu- laires (21, 31). 4 ) Stator selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 3, caractérisé en ce que la largeur (b) des rainures annulaires (23, 33) est légèrement supérieure à la dimension radiale moyenne (d) du fil de fixation (5). ) Stator selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 4, caractérisé en ce que le fil de fixation (5) est en acier à ressort. 6 ) Stator selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 5, caractérisé en ce que la longueur d'arc des pieds de segments d'aubes (2) est choisie différente de la longueur d'arc des segments de support (3). 7 ) Stator selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 6, caractérisé en ce que les pieds de segments d'aubes (2) et les segments de support (3) forment à l'état réuni un volume annulaire (R) recevant des pinces élasti- ques (6) tendant les pieds de segments d'aubes (2) par rap- port aux segments de support (3).