Brevet FR2761119A1 — publié le 19980925

STATOR DE COMPRESSEUR DE TURBOMACHINE DESCRIPTION L'invention a trait à un stator de compresseur de turbomachine, du genre comprenant un carter composé de parties séparées, normalement au nombre de deux et appelées souvent alors "demicoquilles", s'étendant sur des secteurs de cylindre. Une telle constitution permet d'assembler très facilement le compresseur en approchant les demicoquilles l'une de l'autre après avoir intercalé le rotor. Quand les demi-coquilles se touchent, elles sont fixées l'une à l'autre en vissant des boulons dans des brides de direction longitudinale disposées à leurs bords latéraux et qui sont alors jointes. Certains inconvénients du compresseur ainsi construit apparaissent cependant au fonctionnement : les brides longitudinales représentent une discontinuité de conductivité thermique et de rigidité mécanique à la surface du carter et produisent des irrégularités de dilatation thermique de celui-ci, en étant notamment responsables d'une ovalisation des sections du carter, qui a la faculté de se dilater davantage loin des brides. Et comme les extrémités longitudinales du compresseur sont portées à des températures différentes, une dilatation thermique croissante est aussi produite d'un bout à l'autre du carter, qui prend la forme d'un tonneau. L'irrégularité de ces déformations, qui sont responsables d'accroissements des jeux présents au bout des aubes du compresseur et donc de fuites de gaz supplémentaires et d'une perte corrélative du rendement de la machine, rend impossible de recourir utilement à un procédé utilisé dans d'autres carters pour limiter les dilatations et les jeux, à savoir le refroidissement sélectif et échelonné de segments circulaires du carter au moyen de dispositifs qui amènent et soufflent du gaz frais, extrait d'autres parties de la machine, devant ces segments. L'objet de l'invention est de soustraire autant que possible un carter de compresseur de turbomachine composé de parties assemblées par des brides longitudinales à ces inégalités d'échauffement et de dilatation. Les moyens caractéristiques ajoutés pour cela consistent en des secteurs délimitant une veine d'écoulement des gaz et dont certains au moins portent les aubes immobiles du compresseur ; les secteurs et les parties du carter sont équipés de crochets mutuellement imbriqués retenant les secteurs sur les parties du carter dans des positions où des chambres étanches sont délimitées par les secteurs et les parties du carter. Une construction plausible et avantageuse se distingue en ce que les crochets des parties du carter sont situés au bout de nervures transversales qui délimitent et séparent les chambres, les nervures et les chambres alternant le long des parties du carter en direction longitudinale. Les chambres ont pour effet essentiel de contenir des masses d'air isolées ou un matériau isolant thermique, qui s'opposent largement à la transmission de l'échauffement des secteurs délimitant la veine au carter, et qui en forment comme une doublure interne. Les chambres s'étendent sur sensiblement toute la longueur du carter, à l'exception des emplacements des nervures, qui ne produisent cependant qu'une conduction thermique relativement faible, surtout si elles sont minces et longues. L'invention va maintenant être décrite plus en détail à l'aide des figures suivantes, annexées à titre illustratif et non limitatif la figure 1 représente un demi-stator de compresseur, et les figures 2, 3, 4 et 5 représentent respectivement quatre exemples de réalisation des secteurs et des crochets de liaison des secteurs. La figure 1 représente une demi-coquille 1 de stator, composée avant tout d'une virole 7 s'étendant sur un demi-tour et dont les extrémités sont équipées de brides longitudinales 2 de raccordement à une autre demi-coquille qui serait semblable et symétrique. Des nervures 3 et une bride 4 semicirculaire d'extrémité longitudinale peuvent équiper encore la demi-coquille 1 et la raidir. La demi-coquille 1 est doublée sur sa surface intérieure de secteurs 5 qui délimitent la veine d'écoulement des gaz et dont certains au moins sont garnis d'aubes immobiles 6 de stator, qui sont disposées en étages circulaires alternant avec des étages d'aubes d'un rotor non représenté quand le compresseur est assemblé. Les secteurs 5 peuvent avoir une extension angulaire égale à celle des demicoquilles 1 ou une fraction de cette extension, et ils ont usuellement une fraction de l'extension longitudinale des demi-coquilles 1 : leurs dimensions seront choisies en particulier en fonction de critères de résistance des matériaux et des dimensions des demicoquilles 1. La figure 2 montre que les secteurs 5 sont assemblés à la virole 7 de la demi-coquille 1 à laquelle ils sont assujettis par des crochets 8 imbriqués dans d'autres crochets, 9, situés au bout de nervures 10 transversales et internes de la virole 7 ; les crochets 8 sont des excroissances recourbées en cornière des secteurs 5 et les crochets 9 sont essentiellement composés de deux bordures parallèles 11 entre lesquelles l'extrémité libre 12 des crochets 8 est retenue contre les mouvements radiaux. Comme chaque secteur 5 comprend deux crochets 8 pointant dans des direction opposées et imbriqués dans des crochets 9 également opposés, ces derniers arrêtent les débattements longitudinaux des secteurs 5 au-delà d'une petite limite. La virole 7, les secteurs 5 et les nervures 10 délimitent des chambres 13 sensiblement closes, hormis de petits jeux entre les crochets 8 et 9, et qui contiennent ainsi des masses d'air sensiblement immobiles et non renouvelées dont la température varie beaucoup moins que celle des secteurs 5 quand la machine est en marche. Elles offrent donc une barrière thermique efficace à la transmission de chaleur vers la virole 7, qui se dilate relativement peu et beaucoup plus régulièrement qu'avec les conceptions ordinaires. Les chambres 13 s'étendent sur sensiblement toute la longueur du compresseur, interrompues seulement par les nervures 10 qui les séparent. Cette conception requiert deux types différents de secteurs 5 : des secteurs 51 porteurs des aubes immobiles 6 et des secteurs nus 52 qui alternent avec les précédents le long du compresseur et dont les surfaces sont lisses et entourent les aubes de rotor 14. Bien d'autres constructions des secteurs sont possibles, à commencer par celle de la figure 3 où chaque paire de secteurs 51 et 52 consécutifs est remplacée par un secteur unique 53 composé d'une portion 15 porteuse d'un étage d'aubes immobiles 6 et d'une portion nue 16 adjacente qui s'étend devant les aubes de rotor 14. On peut alors se contenter de trois paires de crochets 8 et 9 pour chaque secteur 53, deux de ces paires étant situées aux extrémités du secteur 53 et la troisième étant proche de la jonction des portions 15 et 16. Des secteurs 54 plus étendus peuvent encore être proposés, tels que celui de la figure 4 : il se compose d'une portion nue médiane 17 située devant un étage d'aubes de rotor 14 et flanquée de deux portions 18 portant autant d'étages d'aubes immobiles 6. Comme précédemment, on trouve une paire de crochets 8 et 9 à chacune des extrémités du secteur 54 et une paire de ces crochets 8 et 9 près de chacune des jonctions de portions 17 et 18, et donc quatre paires au total. Cette construction peut être généralisée à des secteurs à nombre supérieur de portions si on le souhaite. L'avantage des secteurs plus larges est que leurs joints sont moins nombreux et l'air des chambres 13 a donc moins de possibilités de fuir, ce qui améliore l'étanchéité. Une variante de conception est représenté à la figure 5 : si certains des secteurs 5, par exemple les secteurs nus 52 de la figure 2, restent montés sur les crochets 9 de la virole 7 par leurs crochets 8, d'autres secteurs, tels que les secteurs 51 porteurs des aubes immobiles 6, peuvent avoir leurs crochets 8 montés dans des crochets supplémentaires 19 établis sur les secteurs nus 52, par exemple derrière les crochets 8 existants, et qui se composent, à la manière des crochets 9, de deux bordures parallèles 20 entre lesquelles l'extrémité libre du crochet 8 est retenue. Ici encore, des généralisations et des combinaisons de diverses constructions empruntées aux figures 2 à 5 sont possibles. L'invention a été décrite en détail avec des demi-coquilles d'un stator cylindrique, mais l'emploi de parties de carter plus nombreuses s'étendant sur une fraction angulaire plus réduite de stator, ainsi que d'un stator de forme plus compliquée, conique par exemple, resterait dans son cadre. Les chambres 13 ont été supposées vides, c'est-à-dire emplies d'air. Il serait aussi apprécié de les emplir d'une matière isolante solide telle que la laine de quartz ou les feutres métalliques. REVEND I CAT IONS 1. Stator de compresseur de turbomachine comprenant un carter composé de parties (1, 7) s'étendant sur des secteurs de cercle et joints par des brides (2) longitudinales, ainsi que des aubes immobiles (6), caractérisé en ce qu'il comprend encore des secteurs (5, 51 à 54) délimitant une veine d'écoulement de gaz et dont certains au moins portent les aubes immobiles (6), les secteurs et les parties de carter étant équipés de crochets (8, 9, 19) mutuellement imbriqués retenant les secteurs sur les parties de carter dans des positions où des chambres étanches (13) sont délimitées par les secteurs et les parties de carter. 2. Stator de compresseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les crochets (9) des parties de carter sont situés au bout de nervures transversales (10) de délimitation et de séparation des chambres, les nervures et les chambres alternant le long des parties de carter en direction longitudinale. 3. Stator de compresseur selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les secteurs sont composés alternativement de secteurs (51) porteurs des aubes immobiles (6) et de secteurs nus (52), situés devant des aubes mobiles de rotor (14), en direction longitudinale. 4. Stator de compresseur selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les secteurs (53, 54) sont chacun composés d'au moins une portion (15, 18) porteuse des aubes immobiles (6) et d'au moins une portion nue (16, 17) située devant des aubes mobiles de rotor (14), de deux crochets d'extrémité (8) et de crochets intermédiaires (8) situés chacun à un raccordement entre deux adjacentes desdites portions. 5. Stator de compresseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que certains des crochets (8, 19) équipant les secteurs (50, 51, 52) sont imbriqués entre eux.