Brevet FR2899273A1 — publié le 20071005

Dispositif de fixation de secteurs d'anneau sur un carter de turbine d'une turbomachine La présente invention concerne un dispositif de fixation de secteurs 5 d'anneau sur un carter de turbine dans une turbomachine, telle en particulier qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion. Une turbine de turbomachine comprend plusieurs étages comportant chacun un distributeur formé d'une rangée annulaire d'aubes fixes portées par le carter de la turbine et d'une roue à aubes montée rotative en aval du 10 distributeur dans une enveloppe cylindrique ou tronconique formée par des secteurs d'anneau fixés circonférentiellement bout à bout sur le carter de la turbine. Les secteurs d'anneau comprennent à leurs extrémités amont des rebords circonférentiels engagés avec un petit jeu axial dans une gorge 15 radialement interne d'un rail annulaire de carter et maintenus radialement dans cette gorge par un organe annulaire de verrouillage à section en C ou en U qui est engagé axialement depuis l'amont sur le rail de carter et sur les rebords circonférentiels des secteurs d'anneau. Les rebords des secteurs d'anneau sont décambrés par rapport 20 au rail de carter et à l'organe de verrouillage, c'est-à-dire qu'ils ont un rayon de courbure supérieur à celui du rail de carter et de l'organe de verrouillage, ce qui permet de monter les rebords des secteurs d'anneau avec une certaine précontrainte radiale entre le fond de la gorge du rail et l'organe de verrouillage et de limiter ainsi les déplacements axiaux des 25 rebords des secteurs d'anneau dans la gorge. En fonctionnement, les dilatations thermiques différentielles des secteurs d'anneau et du carter entraînent une augmentation de cette précontrainte radiale qui est appliquée en des zones de contact ponctuelles entre les rebords des secteurs d'anneau et le rail de carter. Mais cette 30 précontrainte disparaît progressivement dans le temps par usure des rebords des secteurs d'anneau et du carter dans ces zones de contact. Lorsque cette précontrainte radiale est nulle, les rebords des secteurs d'anneau peuvent se déplacer axialement dans la gorge du carter et user par frottement les faces amont et aval de la gorge du carter. Lorsque cette usure dépasse une certaine valeur, les rebords des secteurs d'anneau peuvent, en se déplaçant vers l'aval dans la gorge, se désengager de l'organe de verrouillage, ce qui provoque leur basculement vers l'axe de la turbine et un risque de contact entre les secteurs d'anneau et la roue de turbine, susceptible de provoquer une destruction des secteurs d'anneau et de la roue. L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, efficace et économique à ce problème. Elle propose à cet effet un dispositif de fixation de secteurs d'anneau sur un carter de turbine dans une turbomachine, comprenant aux extrémités amont des secteurs d'anneau des rebords circonférentiels pouvant coopérer avec un rail annulaire de carter, caractérisé en ce que les rebords circonférentiels des secteurs d'anneau forment des crochets pouvant être engagés axialement sur une extrémité amont du rail de carter. Grâce à l'invention, les secteurs d'anneau sont accrochés directement sur le carter par engagement axial de leurs rebords amont sur le rail de carter. Le dispositif selon l'invention ne comprend pas l'organe de verrouillage qui, dans la technique connue, maintient les rebords des secteurs d'anneau sur le rail de carter, et est donc plus simple et plus léger que les dispositifs de la technique antérieure. Selon une autre caractéristique de l'invention, les rebords des secteurs d'anneau sont maintenus axialement sur l'extrémité amont du rail de carter par un distributeur amont qui, en fonctionnement, s'applique sur les rebords des secteurs d'anneau et les pousse axialement vers l'aval. Selon une autre caractéristique de l'invention, les rebords circonférentiels des secteurs d'anneau sont tenus radialement par le rail de carter. Le dispositif selon l'invention permet de maintenir axialement et radialement les secteurs d'anneau sur le carter par accrochage des rebords des secteurs d'anneau directement sur le rail de carter. Les rebords circonférentiels des secteurs d'anneau ont selon l'invention une section en C ou en U, dont l'ouverture est orientée axialement vers l'aval. L'invention concerne également une turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un étage de turbine comportant des secteurs d'anneau fixés sur un carter par un dispositif tel que décrit ci-dessus. L'invention concerne encore une turbine de turbomachine, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un dispositif tel que décrit ci-dessus. L'invention concerne enfin un secteur d'anneau pour une turbine de turbomachine, comprenant un rebord circonférentiel à au moins une de ses extrémités, caractérisé en ce que le rebord circonférentiel forme un crochet à section en C ou en U définissant une rainure orientée sensiblement axialement vers l'extrémité opposée du secteur d'anneau. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique partielle en coupe axiale d'un dispositif de fixation de secteur d'anneau selon la technique antérieure ; - la figure 2 est une vue schématique partielle en coupe axiale d'un dispositif de fixation de secteur d'anneau selon l'invention. Un premier étage ou étage amont d'une turbine basse-pression 10 a été partiellement représenté en figure 1 et comprend un distributeur 12, 13 formé d'une rangée annulaire d'aubes fixes 14 portées par un carter 16 de la turbine, et une roue à aubes 18 montée en aval du distributeur 12, 13 et tournant dans une enveloppe sensiblement tronconique formée par des secteurs d'anneau 20 portés circonférentiellement bout à bout par le carter 16 de la turbine. Le distributeur 12, 13 comprend des parois de révolution externe 22 et interne (non visible), respectivement, qui délimitent entre elles la veine annulaire d'écoulement des gaz dans la turbine et entre lesquelles s'étendent radialement les aubes 14. Les moyens de fixation du distributeur comprennent au moins un rebord cylindrique externe 24 orienté vers l'amont et destiné à être engagé dans une rainure annulaire 26 orientée vers l'aval du carter 16. La roue 18 est portée par un arbre de turbine (non représenté) et comprend des viroles externe 28 et interne (non visible), la virole externe 28 comprenant des nervures radiales externes 30 entourées extérieurement avec un faible jeu par les secteurs d'anneau 20. Chaque secteur d'anneau 20 comprend une paroi tronconique 32 et un bloc 34 de matière abradable fixé par brasage et/ou soudage sur la surface radialement interne de la paroi 32, ce bloc 34 étant du type en nid d'abeilles et étant destiné à s'user par frottement sur les nervures 30 de la roue pour minimiser les jeux radiaux entre la roue et les secteurs d'anneau 20. Les extrémités aval des secteurs d'anneau 20 sont engagées depuis l'amont dans un espace annulaire 36 délimité par un rebord circonférentiel 38 orienté vers l'amont de la paroi externe 22 du distributeur 13 situé en aval des secteurs d'anneau, d'une part, et par un rebord circonférentiel 40 du carter sur lequel est accroché ce distributeur, d'autre part. Les secteurs d'anneau 20 sont maintenus radialement à leurs extrémités aval par appui radial vers l'extérieur de leurs parois 32 sur une face cylindrique radialement interne du rebord 40 du carter, et par appui radial vers l'intérieur de leurs blocs 34 de matière abradable sur une face cylindrique radialement externe du rebord circonférentiel 38 du distributeur. Les parois 32 des secteurs d'anneau comprennent chacune à leurs extrémités aval une patte 42 s'étendant axialement vers l'aval dans une cavité 44 correspondante du distributeur aval 13 pour immobiliser en rotation les secteurs d'anneau 20 autour de l'axe de turbine. Les parois tronconiques 32 des secteurs d'anneau 20 comprennent à leurs extrémités amont des rebords circonférentiels 46 de forme cylindrique orientés vers l'amont qui sont engagés avec un jeu axial faible dans une gorge annulaire radialement interne 48 d'un rail annulaire 50 du carter 16. Les rebords 46 sont maintenus radialement dans cette gorge au moyen d'un organe de verrouillage 52 formé d'un anneau fendu à section en C ou en U engagé axialement depuis l'amont sur le rail annulaire 50 du carter et sur les rebords amont 46 des secteurs d'anneau. L'organe de verrouillage 52 s'étend sur 360 et comprend deux parois cylindriques 54 et 56 s'étendant vers l'aval, radialement interne et radialement externe respectivement, qui sont reliées entre elles à leurs extrémités amont par une paroi radiale 58, et qui sont engagées respectivement à l'extérieur du rail 50 et à l'intérieur des rebords circonférentiels 46 des secteurs d'anneau 20. La paroi radiale 58 de l'organe de verrouillage 52 est interposée axialement entre l'extrémité amont du rail de carter 50 et une paroi radiale externe 60 du distributeur 12 situé en amont des secteurs d'anneau 20, pour empêcher l'organe de verrouillage 52 de se déplacer axialement vers l'amont et se désengager du rail de carter 50 et des rebords 46 des secteurs d'anneau. Le rayon de courbure de l'organe de verrouillage 52 et du rail 50 est inférieur à celui des rebords 46 des secteurs d'anneau 20, ce qui permet de monter avec une certaine précontrainte radiale les rebords 46 des secteurs d'anneau dans la gorge 48 du rail, ces secteurs d'anneau étant localement en appui radial sur le fond de la gorge 48 et sur la paroi radialement interne 56 de l'organe de verrouillage, respectivement. En fonctionnement, les rebords 46 des secteurs d'anneau 20 vibrent 30 axialement et usent par frottement les faces amont et aval de la gorge 48 du rail. Lorsque la face aval de la gorge 48 est très usée (comme cela est représenté en traits pointillés 62), les rebords 46 peuvent en se déplaçant vers l'aval glisser sur la paroi radialement interne 54 de l'organe de verrouillage et se dégager de l'organe de verrouillage, ce qui peut entraîner au moins la destruction des blocs 34 de matière abradable des secteurs d'anneau qui viennent en contact avec les nervures radiales 30 de la roue 18. Dans le mode de réalisation de l'invention représenté en figure 2, les rebords circonférentiels amont 70 des secteurs d'anneau 20 forment des crochets à section en C ou en U définissant une rainure orientée axialement vers l'aval et comprenant chacun deux parois cylindriques 72 et 74 coaxiales s'étendant l'une à l'intérieur de l'autre et reliées entre elles à leurs extrémités amont par une paroi radiale 76 qui est poussée axialement sur le rail de carter 50 par le distributeur 12 situé en amont des secteurs d'anneau 20. La paroi cylindrique interne 72 du rebord 70 est engagée à l'intérieur du rail de carter 50 et est reliée à son extrémité aval à la paroi tronconique 32 du secteur d'anneau. La paroi cylindrique externe 74 du rebord 70 est engagée à l'extérieur du rail de carter 50. Comme dans la technique antérieure, le rayon de courbure du rail de carter 50 est inférieur à celui des rebords circonférentiels 70 des secteurs d'anneau 20, ce qui permet de monter avec une certaine précontrainte radiale les rebords 70 des secteurs d'anneau sur le rail 50. Le secteur d'anneau selon l'invention est monté sur le rail de carter 16 par engagement axial depuis l'amont de son extrémité aval dans l'espace annulaire 36 précité et de son rebord amont 70 sur le rail de carter, jusqu'à ce que la paroi radiale 76 du rebord amont soit en appui contre l'extrémité amont du rail de carter 50. Le désengagement vers l'amont du secteur d'anneau 20 peut être facilité en supprimant la partie aval 60 du rail de carter 50 de la figure 1, comme représenté en figure 2. En fonctionnement de la turbomachine, le distributeur 12 situé en amont des secteurs d'anneau 20 est sollicité vers l'aval par l'écoulement des gaz et exerce un effort axial dirigé vers l'aval sur les parois radiales 76 des rebords des secteurs d'anneau pour les maintenir axialement sur le rail de carter 50. Les rebords des secteurs d'anneau sont ainsi immobilisés axialement et radialement et ne peuvent pas user par frottement le rail de carter.10 REVENDICATIONS 1. Dispositif de fixation de secteurs d'anneau (20) sur un carter de turbine (16) dans une turbomachine, comprenant aux extrémités amont des secteurs d'anneau des rebords circonférentiels (70) pouvant coopérer avec un rail annulaire (50) de carter, caractérisé en ce que les rebords circonférentiels (70) des secteurs d'anneau forment des crochets pouvant être engagés axialement sur une extrémité amont du rail de carter (50). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les rebords circonférentiels (70) des secteurs d'anneau (20) sont poussés axialement sur l'extrémité amont du rail de carter par un distributeur de turbine (12). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les rebords circonférentiels (70) des secteurs d'anneau (20) sont tenus 15 radialement par le carter (16). 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les rebords circonférentiels (70) des secteurs d'anneau (20) ont une section en C ou en U. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que 20 l'ouverture de la section en C ou en U est orientée axialement vers l'aval. 6. Turbomachine, telle que qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un étage de turbine comportant des secteurs d'anneau (20) fixés sur un carter (16) par un dispositif selon l'une des revendications précédentes. 25 7. Secteur d'anneau pour une turbine de turbomachine, comprenant à au moins une de ses extrémités un rebord circonférentiel, caractérisé en ce que ce rebord circonférentiel forme un crochet à section en C ou en U définissant une rainure orientée sensiblement axialement. 8. Secteur d'anneau selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'ouverture de la section en C ou en U du crochet est orientée vers l'extrémité opposée du secteur d'anneau. 9. Turbine de turbomachine, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un dispositif selon l'une des revendications 1 à 5.