Brevet FR2895021A1 — publié le 20070622

L'invention se rapporte a une turbomachine du type comportant un rotor compose de plusieurs disques aubages assembles les uns aux autres selon un axe commun et un stator comportant des couronnes d'aubes de redresseur intercalees axialement entre ces disques. Elie concerne plus particulierement un nouvel agencement visant a la fois a simplifier ('assemblage des disques entre eux et a ameliorer I'etancheite inter-etages. L'invention s'applique notamment a une turbine et plus particulierement a la turbine basse pression d'un turboreacteur d'avion. Dans une turbine basse pression, par exemple, I'etancheite entre etages est assuree par des moyens d'etancheite rotatifs constitues, classiquement, d'une garniture en materiau abradable, a structure en nid d'abeille, et d'une ou plusieurs Iechettes. L'ensemble est connu sous le nom de joint a labyrinthe. La garniture est generalement solidaire d'une couronne d'aubes de redresseur intercalee axialement entre deux disques aubages adjacents du rotor. Ces disques comportent Iateralement des parois annulaires appelees toiles, qui sont boulonnees entre elles. Les Iechettes sont generalement intercalees entre des brides d'assemblage desdites toiles. Le socle annulaire de ladite couronne d'aubes de redresseur comporte des bequets qui s'etendent jusqu'au voisinage des plate-formes des aubes mobiles rattachees aux deux disques voisins, amont et aval, du rotor. L'ensemble definit ainsi une cavite annulaire a I'interieur de laquelle se situe ledit joint a labyrinthe. La veine d'air chaud qui circule dans la turbine se trouve radialement a I'exterieur de cette cavite. De ('air relativement plus froid, sous pression, circule dans la cavite en passant par les alveoles des disques de rotor qui retiennent les pieds d'aubes. Cet air froid en surpression protege lesdites toiles. De plus, en limitant les fuites d'air chaud de la veine, on augmente le rendement de la turbine. L'invention vise notamment a simplifier et a alleger la structure decrite ci-dessus, notamment en supprimant I'assemblage des disques par boulons. On a propose de solidariser entre eux les disques par une piece soudee (remplacant les toiles) et dans laquelle on usine les Iechettes. Cette solution est couteuse car I'usinage des Iechettes est difficile a realiser. De plus, un traitement in situ des Iechettes, notamment un revetement d'alumine est parfois necessaire. II doit etre effectue a I'aide d'une torche a plasma. Ce traitement est difficile a mettre en oeuvre car les lechettes sont peu accessibles. L'invention permet de surmonter tous ces inconvenients. Plus precisement, ('invention concerne une turbomachine comportant un rotor compose de plusieurs disques aubages assembles les uns aux autres selon un axe commun et un stator comportant au moins une couronne d'aubes de redresseur intercalee axialement entre deux tels disques, chaque disque de rotor comportant des alveoles dans lesquelles sont montees des aubes mobiles, caracterisee en ce que, au moins deux disques consecutifs etant reunis par une partie de liaison annulaire coaxiale, rattachee aux disques radialement interieurement par rapport auxdites alveoles, des moyens d'etancheite sont agences entre ('ensemble des aubes de chacun de ces deux disques et la couronne d'aubes de redresseur, intercalee entre eux. Selon un mode de realisation possible, ladite partie de liaison est une piece annulaire soudee aux deux disques. Selon une autre possibilite, ladite partie de liaison et les deux disques peuvent etre realises d'un seul tenant. L'invention est particulierement applicable sur les deux derniers etages d'une turbine basse pression ou turbomachine analogue. Selon un mode de realisation avantageux, les moyens d'etancheite comportent une garniture abradable annulaire installee a la partie radialement la plus interne de ladite couronne d'aubes de redresseur situee entre les deux disques et deux supports annulaires rattaches respectivement audites aubes mobiles des deux disques et portant des lechettes cooperant avec ladite garniture abradable. La structure inverse est possible, a savoir que des lechettes peuvent etre solidaires de la couronne d'aubes de redresseur tandis que des garnitures de materiau abradable sont portees par des supports annulaires prolongeant les plate-formes. Ainsi, on reconstitue une cavite annulaire dans laquelle on fait circuler de I'air relativement froid, sous pression, introduit par les alveoles des pieds d'aubes. De plus, avec les alliages utilises pour realiser les aubages du rotor, c'est-e-dire les plate-formes dont lesdits supports constituent des prolongements, it n'est plus necessaire de proceder a un revetement par mise en oeuvre d'une torche a plasma. Chaque support annulaire peut etre constitue par des segments s'etendant Cate a cote avec recouvrement circonferentiel, chaque segment etant dans le prolongement de la plate-forme d'une aube. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celleci apparaltront plus clairement a la lumiere de la description qui va suivre de plusieurs modes de realisation conformes a son principe, donnee uniquement a titre d'exemple et faite en reference aux dessins annexes dans lesquels : - la figure 1 est une demi coupe partielle d'une turbine basse pression comportant le perfectionnement de I'invention ; - la figure 2 est une vue de detail illustrant une variante ; - La figure 2A represente une modification de la variante de la figure 2 - Ia figure 3 est une autre vue de detail montrant une modification d'un support annulaire dans le mode de realisation de la figure 1 - la figure 4 est une section IV-IV de la figure 1. En se reportant plus particulierement a la figure 1, on a represente partiellement les deux derniers stages de la turbine basse pression 11 d'un turboreacteur. On distingue notamment deux disques aubages 13, 15 faisant partie du rotor 17 et rune des couronnes d'aubes de redresseur 19 faisant partie du stator. Les deux disques portent chacun une serie d'aubes 21, 23 mobiles en rotation. L'axe de rotation des disques aubages est indique X'X. La couronne d'aubes de redresseur 19 est intercalee, axialement, entre les deux disques aubages. Classiquement, chaque aube mobile comporte une pale 21a, 23a s'stendant radialement a I'exterieur d'une plate-forme 21b, 23b. De I'autre cote de ladite plate-forme, un pied d'aube 21c, 23c, solidaire de celle-ci est engage dans une alveole correspondante 27, 29 definie a la peripherie exterieure du disque 13, 15 de I'etage considers. Des butses 30 maintiennent axialement les pieds d'aubes dans leurs alveoles, sans empecher pour autant une circulation d'air relativement frais, d'amont en aval, dans lesdites alveoles. Par ailleurs, la couronne d'aubes de redresseur 19 comporte aussi une pluralite d'aubes fixes 31, ici encastrees dans la structure du carter 32. Ces cubes fixes sont montees cote a cote, circonferentiellement. Les aubes fixes comportent aussi, a leurs extremites internes, des embases 33. L'ensemble des embases forme un socle annulaire de la couronne d'aubes de redresseur. Les plate-formes 21a, 23a des aubes mobiles et les embases 33 des aubes fixes delimitent la paroi interieure de la veine. Les disques sont par exemple en titane tandis que les aubes (et leurs plate-formes) sont en alliage a base de nickel. L'agencement decrit jusqu'a present est classique. Selon une caracteristique remarquable de ('invention, au moins deux disques consecutifs 13, 15 sont reunis par une partie de liaison annulaire 37 coaxiale, rattachee aux disques radialement interieurement par rapport audites alveoles 27, 29 tandis que des moyens d'etancheite 39 sont agences entre ('ensemble des aubes 21, 23 de chacun de ces deux disques et la couronne d'aubes de redresseur 19, intercalee entre eux. II est a noter que la partie de liaison annulaire 37 qui s'etend entre les deux disques est de forme simple et constituee d'une seule piece. Cette partie de liaison remplace les tones utilisees anterieurement et souvent boulonnees entre elles. Dans I'exemple ladite partie de liaison 37 est une piece annulaire soudee aux deux disques 13, 15 en sorte que la jonction entre ceux-ci est considerablement simplifiee. On pourrait aussi envisager que ladite partie de liaison et les deux disques soient d'un seul tenant. Dans I'exemple de la figure 1, lesdits moyens d'etancheite 39 comportent une garniture en materiau abradable 41, annulaire, installee a Ia partie radialement la plus interne de ladite couronne d'aubes de redresseur 19 qui se trouve situee entre les deux disques et deux supports annulaires 43, 45 rattaches respectivement audites aubes mobiles des deux disques, portant des lechettes 47 qui cooperent avec ladite garniture en materiau abradable. La garniture abradable 41 peut titre une garniture connue, du type a nid d'abeille. Les supports annulaires 43, 45 peuvent titre formes par des prolongements des plate-formes.des aubes mobiles, reconstituant des parois annulaires qui portent les lechettes. S'agissant de pieces en alliage a base de nickel, les lechettes 47 ne necessitent generalement pas de traitement a I'aide d'une torche plasma. Lesdits supports annulaires 43, 45 sont constitues par des segments 51 associes respectivement aux plate-formes d'aubes. Ces segments sont courbes, et s'etendent cote a cote avec recouvrement a dans le sens circonferentiel, comme visible sur la section de la figure 4. Ainsi, une cavite annulaire 55 se trouve definie entre les deux disques, ladite partie de liaison et les moyens d'etancheite tels que decrits ci-dessus. En fonctionnement, I'air frais sous pression qui circule au centre du rotor, passe par les alveoles 27 et traverse la cavite annulaire, en la maintenant sous une certaine pression qui s'oppose aux fuites de gaz chaud provenant de la veine. Dans le mode de realisation de la figure 2, on adopte un agencement inverse. En effet, Ies moyens d'etancheits 39a comportent deux supports annulaires 43a, 45a rattaches respectivement aux cubes mobiles des deux disques et portant des garnitures abradables annulaires 59. Des Iechettes 61 solidaires de ladite couronne d'aubes de redresseur 19 cooperent avec ces garnitures abradables. Bien entendu, chaque support annulaire est segments comme represents sur la figure 4, c'est-a-dire avec recouvrement dans le sens circonferentiel. Dans le mode de realisation de la figure 2A, chaque support annulaire segments 43a, 45a porte deux garnitures annulaires 59, 60 en materiau abradable, situees de part et d'autre de celui-ci. La couronne d'aubes de redresseur porte, pour chaque disque, deux series de Iechettes 61, 63 (soit 4 au total) cooper-ant avec ces garnitures. Enfin, selon le mode de realisation de la figure 3, chaque segment du support annulaire 43b comporte un prolongement radial interne 67 s'etendant en regard d'une alveole 27 correspondante. On peut ainsi reguler dans une certaine mesure le debit d'air frais qui est introduit dans la chambre annulaire 55 et donc controler a la fois le refroidissement et la pression qui y regne. L'invention peut aussi s'appliquer a un compresseur. Elie vise aussi tout turboreacteur equips dune turbine et/ou d'un compresseur equipes du perfectionnement decrit ci-dessus. REVENDICATIONS 1. Turbomachine comportant un rotor (17) compose de plusieurs disques aubages assembles les uns aux autres selon un axe commun et un stator comportant au moins une couronne d'aubes de redresseur (19) intercalee axialement entre deux tels disques, chaque disque de rotor comportant des alveoles (27, 29) dans lesquelles sont montees des aubes mobiles, caracterisee en ce que, au moins deux disques consecutifs etant reunis par une partie de liaison annulaire (37) coaxiale, rattachee aux disques radialement interieurement par rapport auxdites alveoles, des moyens d'etancheite (39) sont agences entre ('ensemble des aubes de chacun de ces deux disques et la couronne d'aubes de redresseur, intercalee entre eux. 2. Turbomachine selon la revendication 1, caracterisee en ce 15 que ladite partie de liaison (37) est une piece annulaire soudee aux deux disques. 3. Turbomachine selon la revendication 1, caracterisee en ce que ladite partie de liaison et les deux disques sont d'un seul tenant. 4. Turbomachine selon rune des revendications 1 a 3, 20 caracterisee en ce que lesdits moyens d'etancheite (39) comportent une garniture abradable annulaire (41) installee a la partie radialement la plus interne de ladite couronne d'aubes de redresseur situee entre les deux disques et deux supports annulaires (43, 45) rattaches respectivement audites aubes mobiles des deux disques et portant des Iechettes (47) 25 cooper-ant avec ladite garniture abradable. 5. Turbomachine selon rune des revendications 1 a 3, caracterisee en ce que lesdits moyens d'etancheite comportent deux supports annulaires (43a, 45a) rattaches respectivement audites aubes mobiles des deux disques, et portant des garnitures abradables 30 annulaires (59) des Iechettes (61) solidaires de ladite couronne d'aubes de redresseur cooper-ant avec lesdites garnitures abradables. 6. Turbomachine selon la revendication 4 ou 5, caracterisee en ce que lesdits supports annulaires sont constitues par des segments (51) associes respectivement aux plates formes d'aubes. 7. Turbomachine selon la revendication 6, caracterisee en ce que les segments (51) s'etendent Cate a cote avec recouvrement, circonferentiellement. 8. Turbomachine selon rune des revendications 6 ou 7, caracterisee en ce chaque segment comporte un prolongement radial interne (67) s'etendent en regard d'une alveole correspondante. 9. Turbine essentiellement composee d'une turbomachine selon rune des revendications precedentes. 10. Compresseur essentiellement compose dune turbomachine selon rune des revendications 1 a 8. 11. Turboreacteur equipe dune turbine selon la revendication 9. 12. Turboreacteur equipe d'un compresseur selon la revendication 10.