Brevet FR2971022A1 — publié le 20120803

ETAGE REDRESSEUR DE COMPRESSEUR POUR UNE TURBOMACHINE La présente invention concerne un étage redresseur de compresseur pour une turbomachine, en particulier pour un compresseur basse-pression ou haute-pression de turbomachine. Un compresseur de turbomachine comporte au moins un étage redresseur comportant deux viroles coaxiales s'étendant l'une à l'intérieur de l'autre et entre lesquelles s'étendent des pales sensiblement radiales qui sont raccordées par leurs extrémités aux viroles. En fonctionnement, les pales d'un étage redresseur sont soumises à des vibrations pouvant les endommager en fatigue et provoquer l'apparition de fissures ou criques, voire entraîner leur rupture. Lorsque les extrémités radiales des pales sont encastrées dans les viroles interne et externe, des sollicitations vibratoires se concentrent dans les pales et des contraintes dynamiques élevées apparaissent le plus souvent à proximité des encastrements des pales. Une solution pour remédier à ce problème consiste à installer des moyens d'amortissement des vibrations au niveau de la virole interne et/ou de la virole externe de l'étage redresseur. Il n'est en effet pas possible de modifier le profil des pales pour limiter ces vibrations ou en limiter les effets car ce profil est déjà optimisé pour assurer une fonction aérodynamique. Il est par exemple connu de sceller les extrémités radiales des pales dans des logements correspondants des viroles interne et externe au moyen d'une résine à base de silicone destinée à amortir les vibrations. Cependant, ces résines de scellement ne résistent pas à des températures supérieures à 260°C. On connaît également par les documents FR-A1-2 902 843, FR 09 55439 et FR 09 55440 de la demanderesse des étages redresseurs dont les viroles externes sont sectorisées et comprennent des moyens d'amortissement des vibrations interposés entre les secteurs des viroles externes. Dans certains cas, il n'est toutefois pas possible de sectoriser une virole externe d'un étage de redresseur car cette virole constitue une partie des carters structuraux soumis à la pression et doit rester complètement étanche et rigide. C'est par exemple le cas des viroles externes comportant à leurs extrémités amont et aval des brides annulaires de fixation à d'autres brides par des moyens du type vis-écrou. On connaît également par le document FR 10 01296 un étage redresseur dont la virole interne comporte deux anneaux coaxiaux qui s'étendent l'un à l'intérieur de l'autre et délimitent entre eux une cavité annulaire de logement de moyens d'amortissement des vibrations. Ces moyens d'amortissement sont formés par des cales en élastomère. Les anneaux interne et externe sont fixés entre eux par des moyens du type vis-écrou et l'anneau interne sert de support à des blocs de matière abradable destinés à coopérer par frottement avec des léchettes annulaires du rotor du compresseur. Cette dernière solution n'est pas toujours envisageable, en particulier pour les moteurs de taille réduite car la distance radiale entre l'anneau interne et les léchettes du rotor est faible et ne permet pas le montage des moyens du type vis-écrou. Par ailleurs, les cales en élastomère précitées ne résistent pas aux très hautes températures. La présente invention apporte une solution simple, efficace et économique à ces inconvénients. L'invention a notamment pour objet de nouveaux moyens d'amortissement des vibrations dans un étage redresseur et l'intégration de ces moyens d'amortissement dans un moteur de petite taille. Elle a également pour objet de tels moyens pour un étage redresseur qui est constitué d'une couronne complète, c'est à dire qui n'est pas formé de pales ou de secteurs juxtaposés. Elle propose à cet effet un étage redresseur de compresseur pour une turbomachine, comprenant deux viroles coaxiales, respectivement interne et externe, reliées par des pales sensiblement radiales, et un support annulaire d'abradable fixé sur la virole interne, caractérisé en ce que l'étage redresseur est monobloc ou non sectorisé et sa virole interne comporte une cavité annulaire ouverte radialement vers l'intérieur et dans laquelle sont logés des moyens d'amortissement des vibrations par frottement, qui sont montés en précontrainte dans ladite cavité et qui portent le support annulaire d'abradable. Dans le redresseur selon l'invention, les moyens d'amortissement par frottement permettent de dissiper une partie de l'énergie des vibrations auxquelles les pales sont soumises en fonctionnement. En fonctionnement, les pales sont soumises à des modes de vibration, notamment de torsion autour de leurs axes, qui provoquent des micro-déplacements relatifs de la virole interne et des moyens d'amortissement, qui se traduisent par des frottements des moyens d'amortissement sur la virole interne et par la dissipation d'une partie de l'énergie des vibrations. Les moyens d'amortissement sont avantageusement emprisonnés dans la cavité annulaire de la virole interne et ne peuvent s'en échapper en fonctionnement. Ils sont du type indémontable et il est nécessaire de détruire les moyens d'amortissement ainsi que le support d'abradable, pour remplacer l'abradable en cas d'usure. Les moyens d'amortissement peuvent être fixés par brasage, soudage ou collage sur le support d'abradable Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens d'amortissement et le support annulaire d'abradable sont montés à l'intérieur de la cavité annulaire de la virole interne par translation axiale et sont retenus axialement dans cette cavité annulaire par une butée axiale de la virole interne. Avantageusement, les moyens d'amortissement forment également des moyens d'encliquetage élastique dans la cavité annulaire de la virole interne, ces moyens d'amortissement étant déformables entre une position rabattue radialement vers l'intérieur où ils autorisent leur montage par translation axiale dans la cavité annulaire et une position déployée radialement vers l'extérieur où ils sont en précontrainte radiale sur la virole interne et peuvent venir en butée axiale dans la cavité interne. Le montage des moyens d'amortissement est réalisé de façon simple par translation axiale sur la virole interne jusqu'à ce que les moyens d'amortissement soient en position déployée dans la cavité annulaire et forment des moyens de butée limitant les déplacements vis-à-vis de la virole interne dans une direction axiale, en particulier vers l'aval. Le support d'abradable est alors en butée sur des moyens correspondants de la virole interne pour limiter les déplacements dans la direction axiale opposée. Préférentiellement, la virole interne comprend un épaulement ou un rebord annulaire radialement interne avec lequel les moyens d'amortissement et le support d'abradable peuvent coopérer par butée en direction axiale. En position de montage, le support d'abradable est de préférence en appui axial vers l'amont sur cet épaulement. La majorité des efforts de pression est appliquée en fonctionnement normal au support d'abradable en direction de l'amont. Un jeu axial au montage est acceptable entre l'épaulement et les moyens d'amortissement, car ces derniers ne devraient venir buter sur cet épaulement qu'en fonctionnement anormal. Avantageusement, les moyens d'amortissement comprennent une pièce annulaire en tôle à section sensiblement en C à deux parois sensiblement cylindriques parallèles à l'axe du redresseur, la paroi cylindrique interne étant fixée au support d'abradable et la paroi cylindrique externe étant appliquée avec une précontrainte radiale sur la virole interne, la pièce étant élastiquement déformable en direction radiale. Cette pièce métallique a une bonne tenue thermique, et résiste à des températures supérieures à 320°C. La pièce en tôle a, à l'état sans contrainte, un diamètre externe supérieur au diamètre interne de la surface de la virole interne sur laquelle la pièce en tôle est en appui. La paroi externe de cette pièce peut comprendre des fentes et/ou des encoches radiales régulièrement réparties autour de l'axe du redresseur, et définissant entre elles des pattes d'appui et de frottement destinées à être appliquées à pression sur la virole interne. Les fentes ou encoches permettent d'augmenter la flexibilité ou souplesse radiale de la paroi externe de la pièce en tôle, ainsi que de définir une pression de contact sur la virole interne et donc d'améliorer l'efficacité de l'amortissement. Les encoches de la paroi externe de la pièce en tôle ont par exemple une forme en feston. La pièce en tôle peut comprendre au moins une fente radiale s'étendant sur toute sa dimension axiale et avoir, à l'état sans contrainte, un diamètre interne inférieur au diamètre externe du support d'abradable. La pièce en tôle est dans ce cas montée également en précontrainte radiale sur le support d'abradable. La pièce en tôle s'étend sur 360° et est ici du type fendue ou ouverte (en un point de sa circonférence). La virole interne peut comprendre à ses extrémités amont et aval des portées cylindriques de centrage coopérant avec des portées cylindriques complémentaires du support d'abradable. Ces centrages assurent le positionnement radial et l'immobilisation radiale du support d'abradable vis-à-vis de la virole interne. La virole interne peut comprendre aussi des moyens d'anti-rotation coopérant par butée en direction circonférentielle avec le support d'abradable ou avec des moyens portés par celui-ci pour l'immobiliser en rotation autour de l'axe du redresseur. Les moyens d'anti-rotation peuvent être du type à pion, à taquet ou à crabot. De préférence, les moyens d'antirotation coopèrent entre eux avec un jeu circonférentiel faible de façon à ne pas s'opposer aux micro-déplacements relatifs précités. La virole interne peut comprendre des fentes radiales qui s'étendent sur au moins une partie de sa dimension axiale et sont situées entre les extrémités radialement internes de pales adjacentes. Ces fentes permettent d'augmenter l'efficacité de l'amortissement des modes vibratoires des pales en torsion. L'invention concerne également des moyens d'amortissement de vibrations pour un étage redresseur tel que décrit ci-dessus, comprenant une pièce annulaire en tôle à section sensiblement en C qui comporte une fente radiale s'étendant sur toute sa dimension axiale, et dont la paroi externe comporte des fentes ou des encoches radiales définissant entre elles des pattes élastiquement déformables en direction radiale, la paroi interne étant solidaire d'un support annulaire d'abradable. L'invention concerne encore une turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, comprenant au moins un étage redresseur du type précité. La présente invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de la présente invention 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 demi-vue schématique partielle en coupe axiale d'un compresseur de turbomachine comportant des étages redresseurs selon la technique antérieure, - la figure 2 est une demi-vue schématique partielle en coupe axiale d'un étage redresseur selon l'invention, - la figure 3 est une vue schématique partielle de dessus des moyens d'amortissement et du support d'abradable de l'étage redresseur de la figure 2, - les figures 4 à 6 sont des vues schématiques correspondant à la figure 2 et illustrant des étapes de montage des moyens d'amortissement de l'étage redresseur ; et - la figure 7 est une vue schématique en perspective d'une partie de l'étage redresseur de la figure 2. On se réfère d'abord à la figure 1 qui représente un compresseur haute-pression de turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, comprenant des étages redresseurs 10, 11 entre lesquels sont montés des étages d'aubes mobiles 12. Chaque étage d'aubes mobiles 12 comprend un disque 14 portant à sa périphérie une rangée annulaire d'aubes 16 sensiblement radiales entourées par un carter 18 du compresseur. Chaque étage redresseur 10 comprend deux viroles, respectivement interne 20 et externe 22, entre lesquelles s'étend une rangée annulaire de pales 24 sensiblement radiales, la virole externe 22 étant fixée au carter 18 par des moyens du type vis-écrou 26 ou des moyens d'accrochage 28. La virole interne 20 est reliée fixement à un élément annulaire 30 de support de matière abradable 32. L'élément annulaire 30 de l'étage redresseur 10 est ici formé d'une seule pièce avec la virole interne 20 de cet étage et l'élément annulaire 30 de l'étage redresseur 11 est rapporté et fixé par des moyens d'accrochage sur la virole interne 20 de cet étage. Selon la présente invention, des moyens d'amortissement des vibrations des pales sont fixés à un support annulaire d'abradable et sont montés en précontrainte sur la virole interne de l'étage redresseur pour dissiper une partie de l'énergie des vibrations par frottement sur la virole interne. Dans le mode de réalisation représenté aux figures 2 à 6, les moyens d'amortissement comprennent une pièce annulaire 140 en tôle à section sensiblement en C dont l'ouverture est orientée vers l'aval et qui comporte deux parois annulaires sensiblement cylindriques, respectivement interne 142 et externe 144, et parallèles à l'axe du redresseur. La pièce en tôle 140 est logée dans une cavité annulaire 145 de la virole interne 120 de l'étage redresseur 110, cette cavité 145 étant ouverte radialement vers l'intérieur. Cette pièce 140 est par exemple réalisée dans un alliage métallique à base de cobalt et ses parois ont une épaisseur inférieure à 1 mm, et par exemple de l'ordre de 0,6 à 0,8mm environ. La cavité 145 a une dimension radiale de l'ordre de 8-10mm par exemple. La pièce en tôle 140 est fendue et comprend avantageusement une fente radiale 141 qui s'étend sur toute sa dimension axiale (figure 3), ce qui permet d'augmenter son diamètre en écartant l'un de l'autre les bords longitudinaux de sa fente. La paroi interne 142 de la pièce 140 est appliquée et fixée, par exemple par brasage, sur une surface cylindrique externe du support annulaire d'abradable 130. Le joint de brasage peut s'étendre sur sensiblement toute la dimension axiale de cette paroi 142 et peut être réalisé à partir d'une feuille métallique de brasure intercalée entre la paroi externe 142 et le support annulaire 130. La paroi interne 142 de la pièce 140 a, à l'état sans contrainte, un diamètre interne inférieur au diamètre externe de la surface précitée du support 130 de façon à être appliquée avec une certaine pression sur cette surface. La paroi externe 144 de la pièce 140 est appliquée à pression sur une surface cylindrique interne de la virole interne 120 et peut frotter contre cette surface en fonctionnement pour dissiper au moins une partie de l'énergie des vibrations auxquelles les pales 124 sont soumises. Pour cela, la paroi externe 144 a, à l'état sans contrainte, un diamètre externe supérieur au diamètre interne de la surface précitée de la virole interne 120. L'état de surface des surfaces en contact de la pièce 140 et de la virole interne 120 est tel qu'ils ont par exemple chacun un Ra de 1,6 par exemple (Ra : écart moyen arithmétique). La paroi externe 144 a, dans l'exemple représenté, une partie cylindrique amont 150 de plus petit diamètre et une partie cylindrique aval 152 de plus grand diamètre, ces deux parties étant reliées entre elles par une partie tronconique 154 inclinée d'amont en aval vers l'extérieur. L'extrémité aval 156 de la paroi externe 144 est pliée et recourbée radialement vers l'intérieur et forme des moyens d'appui axial sur la virole interne 120. Comme cela est visible en figure 3, la paroi externe 144 de la pièce 140 comprend une pluralité d'encoches 158 radiales en feston, qui sont régulièrement réparties autour de l'axe de révolution de la paroi et définissent entre elles des pattes 160 d'appui et de friction sur la virole interne. La virole interne 120 a en section une forme sensiblement en L et comprend une paroi cylindrique reliée à son extrémité amont à une paroi radiale s'étendant vers l'intérieur. La paroi cylindrique de la virole 120 définit la surface précitée d'appui et de frottement de la pièce en tôle 140. La virole interne 120 comprend, au niveau de l'extrémité radialement interne de sa paroi radiale et au niveau de son extrémité aval, des portées cylindriques 162 de centrage destinées à coopérer avec des portées cylindriques 163 complémentaires du support 130 (figures 2 et 5). La virole interne 120 comprend en outre, au voisinage de son extrémité aval, un épaulement ou rebord annulaire 164 radialement interne sur la face amont duquel est destinée à venir en butée l'extrémité 156 de la pièce en tôle pour bloquer vers l'aval le support d'abradable 130 vis-à-vis de la virole interne 120. Le support 130 a en section une forme sensiblement en L et comprend une paroi cylindrique reliée à son extrémité aval à une paroi radiale s'étendant vers l'extérieur. La paroi cylindrique du support 130 définit la surface précitée de fixation de la pièce en tôle 140. L'extrémité amont de la paroi cylindrique du support 130 forme la portée de centrage 163 précitée, et l'extrémité radialement externe de sa paroi radiale comporte l'autre portée de centrage 163 et est en outre en appui sur la face aval de l'épaulement 164 de la virole interne 120 pour bloquer vers l'amont le support vis-à-vis de la virole interne 120. Le support 130 porte une matière abradable 132 qui peut être fixée par brasage sur une surface radialement interne du support ou formée par projection sur cette surface. Le support 130 est monobloc et la virole interne 120 peut comporter des fentes axiales entre les pales. Des moyens d'anti-rotation (non représentés) du support 130 sur la virole 120 sont par exemple montés aux extrémités aval du support et de la virole. Ces moyens d'anti-rotation sont conçus pour résister aux efforts tangentiels appliqués par le rotor et pour autoriser des micro-déplacements relatifs en fonctionnement. Pour cela, un jeu circonférentiel faible peut être prévu au niveau de ces moyens d'anti-rotation. Les figures 4 à 6 illustrent des étapes de montage de l'étage redresseur 110 selon l'invention et plus particulièrement de montage du support 130 dans la virole interne 120. La pièce d'amortissement 140 est solidaire du support 130 qui est monté dans la virole 120 par translation axiale vers l'amont (figure 4). La partie cylindrique amont 150 de la pièce 140 a avantageusement un diamètre externe inférieur à celui de l'épaulement interne 164 de la virole 120, de façon à ne pas gêner ce déplacement. L'épaulement 164 de la virole 120 est destiné à prendre appui sur la partie inclinée 154 de la pièce 140 et à la solliciter radialement vers l'intérieur à mesure que la pièce 140 et le support 130 sont déplacés vers l'amont. La partie inclinée 154 forme une rampe qui permet le glissement de l'épaulement 164 sur cette partie jusqu'à ce que l'épaulement soit en appui sur la partie aval 152 de plus grand diamètre de la pièce 140. Ceci entraîne une déformation élastique de la paroi externe 144 de la pièce 140 qui est repoussée radialement vers l'intérieur (figure 5). La translation axiale du support 130 est poursuivie jusqu'à ce que l'extrémité aval 156 de la pièce 140 passe axialement au-delà (en amont) de l'épaulement 164 de la virole interne 120. La paroi externe 144 se déploie alors radialement vers l'extérieur et vient en appui contre la surface interne de la virole interne (figure 6). Dans cette position de montage, l'extrémité aval du support annulaire 130 est en appui sur la face aval de l'épaulement 164 et un jeu axial peut exister entre l'extrémité aval 156 de la pièce 140 et la face amont de l'épaulement sur laquelle cette extrémité peut venir buter. Comme cela est représenté en figure 7, la virole interne 120 peut comprendre des fentes radiales 170 s'étendant sur une partie de ou toute la dimension axiale de la virole. Chaque fente 170 s'étend entre les extrémités radialement internes de deux pales 124 adjacentes. Le nombre de fentes 170 peut être égal ou inférieur au nombre de pales 124. Deux fentes 170 consécutives peuvent par exemple être séparées l'une de l'autre par les extrémités internes de deux, trois ou quatre pales 124. Ces fentes 170 permettent d'augmenter l'efficacité de l'amortissement des modes vibratoires des pales 124 en torsion. REVENDICATIONS1. Etage redresseur (110) de compresseur pour une turbomachine, comprenant deux viroles (120, 122) coaxiales, respectivement interne et externe, reliées par des pales (124) sensiblement radiales, et un support annulaire (130) d'abradable fixé sur la virole interne, caractérisé en ce que l'étage redresseur est monobloc ou non sectorisé et sa virole interne comporte une cavité annulaire (145) ouverte radialement vers l'intérieur et dans laquelle sont logés des moyens (140) d'amortissement des vibrations par frottement, qui sont montés en précontrainte dans ladite cavité et qui portent le support annulaire d'abradable. 2. Etage redresseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'amortissement comprennent une pièce annulaire (140) en tôle à section sensiblement en C à deux parois sensiblement cylindriques parallèles à l'axe du redresseur, la paroi cylindrique interne (142) étant fixée sur le support d'abradable (130) et la paroi cylindrique externe (144) étant appliquée avec une précontrainte radiale sur la virole interne (120), la pièce étant élastiquement déformable en direction radiale. 3. Etage redresseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la paroi externe (144) de la pièce (140) comprend des fentes et/ou des encoches radiales (158) régulièrement réparties autour de l'axe du redresseur, et définissant entre elles des pattes (160) d'appui et de frottement sur la virole interne (120). 4. Etage redresseur selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la pièce (140) comprend au moins une fente radiale (141) s'étendant sur toute sa dimension axiale et a, à l'état sans contrainte, un diamètre interne inférieur au diamètre externe du support d'abradable (130). 5. Etage redresseur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'amortissement (140) sont fixés par brasage, soudage ou collage sur le support d'abradable (130). 6. Etage redresseur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la virole interne (120) comprend un épaulement ou un rebord annulaire (164) radialement interne avec lequel les moyens d'amortissement (140) et le support d'abradable (130) peuvent coopérer par butée en direction axiale. 7. Etage redresseur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la virole interne (120) comprend à ses extrémités amont et aval des portées cylindriques (162) de centrage coopérant avec des portées cylindriques (163) complémentaires du support d'abradable (130). 8. Etage redresseur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la virole interne (120) comprend des moyens d'antirotation coopérant par butée en direction circonférentielle avec le support d'abradable (130) pour l'immobiliser en rotation autour de l'axe du redresseur. 9. Etage redresseur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la virole interne (120) comprend des fentes radiales (170) qui s'étendent sur au moins une partie de sa dimension axiale et sont situées entre les extrémités radialement internes de pales (124) adjacentes. 10. Etage redresseur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'amortissement (140) et le support d'abradable (130) sont montés dans la cavité annulaire (145) de la virole interne (120) par translation axiale et en ce que les moyens d'amortissement forment également des moyens d'encliquetage élastique dans la cavité annulaire de la virole interne. 11. Moyens d'amortissement de vibrations pour un étage redresseur selon l'une des revendications précédentes, caractérisés en ce qu'ils comprennent une pièce annulaire (140) en tôle à section sensiblement en C qui comporte une fente radiale (141) s'étendant sur toute sa dimension axiale, et dont la paroi externe comporte des fentes ou des encochesradiales (158) définissant entre elles des pattes (160) élastiquement déformables, la paroi interne (142) de cette pièce étant solidaire d'un support annulaire d'abradable (130). 12. Turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un étage redresseur (110) selon l'une des revendications 1 à 10.