Brevet FR3025830A1 — publié le 20160318

Anneau d'étanchéité de turbomachine DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne un anneau d'étanchéité de turbomachine, et en particulier de turbine de turbomachine. ETAT DE L'ART Une turbine de turbomachine comprend un ou plusieurs étages comportant chacun un distributeur formé d'une rangée annulaire d'aubes fixes portées par un carter de la turbine, et une roue à aubes montée rotative en général en aval du distributeur. La roue est entourée par un anneau d'étanchéité qui est sectorisé et formé par des secteurs qui sont disposés circonférentiellement bout à bout et qui sont fixés au carter de la turbine. Chaque secteur d'anneau comprend en général une paroi à orientation circonférentielle qui porte un bloc de matière abradable fixé sur la surface interne de la paroi. Ce bloc est par exemple du type en nid d'abeille et est destiné à s'user par frottement sur des léchettes annulaires externes des aubes de la roue, pour former un joint d'étanchéité à labyrinthe et minimiser les jeux radiaux entre la roue et les secteurs d'anneau. Chaque secteur d'anneau comprend à ses extrémités amont et aval des moyens de fixation au carter et/ou à au moins un distributeur. La présente invention propose un perfectionnement à la technique actuelle qui permet notamment d'assurer une immobilisation efficace de l'anneau en directions axiale et circonférentielle. EXPOSE DE L'INVENTION La présente invention propose ainsi un anneau d'étanchéité de turbomachine, comprenant une paroi annulaire de support d'une couronne en matériau abradable, l'anneau comportant à ses extrémités amont et aval des moyens de fixation configurés pour coopérer avec au moins un distributeur et/ou un carter de la turbomachine, caractérisé en ce que lesdits moyens de fixation comprennent des premiers moyens d'appui axial configurés pour coopérer avec ledit carter et des seconds moyens d'appui circonférentiel configurés pour coopérer avec ledit carter. 3025830 2 Selon l'invention, les moyens d'appui, à la fois axial et circonférentiel, coopèrent avec le carter de la turbomachine, ce qui permet d'assurer une immobilisation efficace de l'anneau en fonctionnement. L'anneau selon l'invention peut comprendre une ou plusieurs des 5 caractéristiques suivantes, prises isolément ou en combinaison les unes avec les autres : - l'anneau est sectorisé et comprend plusieurs secteurs disposés circonférentiellement bout à bout, l'invention permet ainsi notamment de rendre les secteurs d'anneau interchangeables et d'avoir un nombre de secteurs d'anneau indépendant du nombre 10 de secteurs de distributeur, - lesdits premiers et seconds moyens d'appui sont situés à une extrémité amont de l'anneau, - lesdits premiers et seconds moyens d'appui sont situés à une extrémité aval de l'anneau, 15 - lesdits premiers et seconds moyens d'appui sont situés respectivement aux extrémités amont et aval, ou aux extrémités aval et amont, de l'anneau, - lesdits premiers moyens d'appui comprennent un doigt ou une nervure porté par ladite paroi de l'anneau et lesdits seconds moyens d'appui comprennent une cavité formée dans ladite paroi de l'anneau, 20 - lesdits premiers et seconds moyens d'appui sont formés par un pion rapporté et fixé sur ladite paroi de l'anneau, - le pion a une forme générale parallélépipédique, - lesdits premiers et seconds moyens d'appui sont formés par un pion formé d'une seule pièce avec ladite paroi de l'anneau ou par une cavité formée dans ladite paroi de 25 l'anneau, - ledit pion comprend un premier doigt axial et un second doigt radial, lesdits premier et second doigts étant configurés pour coopérer respectivement par butée en direction circonférentielle et en direction axiale avec ledit carter. La présente invention concerne également une turbomachine, comportant au 30 moins un anneau d'étanchéité tel que décrit ci-dessus. DESCRIPTION DES FIGURES 302 5 830 3 L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante 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'une turbine de 5 turbomachine ; - la figure 2 est une vue schématique en coupe selon la ligne II-II de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue schématique partielle et en coupe longitudinale d'un anneau d'étanchéité selon un premier mode de réalisation de l'invention ; et - les figures 4 à 7 sont des vues schématiques en coupe axiale d'une turbine de 10 turbomachine et montrent des variantes de réalisation de l'anneau d'étanchéité selon l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE On se réfère d'abord à la figure 1 qui représente une turbine 10, ici basse-pression, d'une turbomachine telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, 15 cette turbine comportant plusieurs étages comportant chacun un distributeur 12 formé d'une rangée annulaire d'aubes fixes portées par un carter 14 de la turbine, et une roue à aubes 16 montée en amont du distributeur 12 et tournant dans un anneau d'étanchéité 18 fixé au carter 14. L'anneau d'étanchéité 18 est sectorisé et formé de plusieurs secteurs qui sont 20 portés circonférentiellement bout à bout par le carter 14 de la turbine. Chaque secteur d'anneau 18 comprend une paroi tronconique 20 et un bloc 22 de matière abradable fixé par brasage et/ou soudage sur la surface radialement interne de la paroi 20, ce bloc 22 étant du type en nid d'abeille et étant destiné à s'user par frottement sur des léchettes annulaires externes 24 des aubes de la roue 16 pour 25 minimiser les jeux radiaux entre la roue et les secteurs d'anneau 18. Les blocs 22 forment une couronne. Chaque secteur d'anneau 18 comprend à son extrémité amont un organe circonférentiel 32 à section en C dont l'ouverture débouche vers l'amont et qui est engagé axialement depuis l'aval sur un rail cylindrique 34 orienté vers l'aval du 30 distributeur 12 situé en amont des secteurs d'anneau 18, d'une part, et sur un rail cylindrique 36 du carter 14 sur lequel est accroché ce distributeur, d'autre part. L'organe 32 de chaque secteur d'anneau 18 comprend deux rebords ou crochets circonférentiels 38 et 40 s'étendant vers l'amont, radialement externe et radialement 3025830 4 interne respectivement, qui sont reliées entre eux à leurs extrémités aval par une paroi radiale 42, et qui sont appliquées respectivement sur une face cylindrique radialement externe et interne du rail 36, le crochet 40 retenant le rebord cylindrique 34 du distributeur contre le rail 36. 5 Les extrémités aval des secteurs d'anneau 18 sont serrées radialement sur un rail cylindrique 30 du carter par le distributeur 12 situé en aval des secteurs d'anneau. Les secteurs d'anneau 18 sont en appui radial vers l'extérieur sur une face cylindrique radialement interne du rail 30 du carter, et vers l'intérieur sur une face cylindrique radialement externe d'un rebord cylindrique 28 du distributeur 12 situé en 10 aval des secteurs d'anneau. Comme cela est visible en figure 2, les crochets 38, 40 des secteurs d'anneau 18 sont « pré-cambrés » par rapport au rail de carter 36, c'est-à-dire qu'ils ont des rayons de courbure supérieurs à celui du rail de carter 36, ce qui permet de les monter avec une certaine précontrainte radiale sur le rail. Du fait de ce pré-cambrage, le secteur 15 d'anneau 18 représenté en figure 2 a des zones d'appui C1, C2, C3 peu étendues sur le rail 36. La partie médiane de la face interne du crochet 38 du secteur 18 est en appui en C2 sur la face externe du rail 36 et les parties d'extrémité de la face externe du crochet 40 sont en appui en Cl et C3 sur la face interne du rail 36. Les figures 1 et 2 représentent la technique antérieure à la présente invention qui 20 propose un perfectionnement dans lequel les secteurs d'anneau comprennent des moyens d'appui axial et circonférentiel configurés pour coopérer avec le carter. Les figures 3 à 7 représentent plusieurs modes de réalisation de l'invention. Dans le mode de réalisation de la figure 3, les moyens d'appui axial et circonférentiel de chaque secteur d'anneau 118 sont formés par un unique pion 50 qui 25 est rapporté et fixé sur la paroi 20 du secteur d'anneau, à son extrémité aval, et qui est engagé dans une encoche radiale 52 traversante du rail de carter 30. Le pion 50 a une forme générale parallélépipédique. Il est ici rapporté et fixé, par exemple par brasage, sur une face supérieure de la paroi 20 et est donc en saillie radialement vers l'extérieur sur la paroi 20. 30 L'encoche 52 est formée à une extrémité aval du rail 30 et débouche vers l'aval. Le pion 50 comprend une face radiale amont 54 en appui axial sur le fond de l'encoche 52 du rail 30, et des faces radiales latérales 56 en appui circonférentiel sur les parois latérales de l'encoche 52. 3025830 5 L'extrémité amont de chaque secteur d'anneau 118 peut être similaire à celle de l'anneau 18 représenté en figure 1. Dans la variante de réalisation de la figure 4, les moyens d'appui axial et circonférentiel de chaque secteur d'anneau 218 sont formés par un unique pion 60 qui 5 est formé d'une seule pièce avec la paroi 20 du secteur d'anneau et qui est ici situé à l'extrémité aval du secteur d'anneau. Le pion 60 comprend un premier doigt axial 62 orienté vers l'amont et engagé dans une encoche axiale 64 traversante d'un rebord radial interne 66 du rail de carter 30, et un second doigt radial 68 qui est orienté radialement vers l'extérieur et qui 10 s'étend en aval dudit rebord radial 66. Le doit axial 62 comprend des faces radiales latérales en appui circonférentiel sur les parois latérales de l'encoche 64, et le doigt radial 68 comprend une face radiale amont d'appui sur une face radiale aval du rebord radial 66. L'extrémité amont de chaque secteur d'anneau 218 peut être similaire à celle de 15 l'anneau 18 représenté en figure 1, à l'exception du fait que l'organe circonférentiel 32 est ici engagé axialement uniquement sur le rail 34 du distributeur 12 situé en amont. L'extrémité aval de chaque secteur d'anneau 218 est ici engagée dans une gorge annulaire 70 orientée vers l'amont du distributeur 12 situé en aval. Cette extrémité est en appui radial vers l'intérieur sur le rebord cylindrique 28 du distributeur 20 12 et comprend à sa périphérie externe un joint annulaire 72 en appui radial vers l'extérieur sur un autre rebord cylindrique 74 du distributeur, les rebords 28 et 74 définissant entre eux ladite gorge 70. La variante de réalisation de la figure 5 diffère de celle de la figure 4 essentiellement par la forme du pion 60. 25 Le pion 60 comprend un premier doigt axial 62 orienté vers l'amont et engagé dans une encoche axiale 64 traversante d'un rebord radial interne 66 du rail de carter 30, et un second doigt radial 68 qui est orienté radialement vers l'extérieur et qui s'étend en aval dudit rail 30. Le doigt axial 62 comprend des faces radiales latérales en appui circonférentiel 30 sur les parois latérales de l'encoche 64, et le doigt radial 68 comprend une face radiale amont d'appui sur une face radiale aval du rail 30. Les extrémités amont des secteurs d'anneau 218, 318 sont similaires. L'extrémité aval de chaque secteur d'anneau 318 ne comprend pas ici de joint 72. 3025830 6 Dans la variante de réalisation de la figure 6, les moyens d'appui axial et circonférentiel de chaque secteur d'anneau 418 sont indépendants et formés respectivement à l'aval et à l'amont de chaque secteur d'anneau. Les moyens d'appui axial comprennent un pion 60 qui est formé d'une seule 5 pièce avec la paroi 20 du secteur d'anneau et qui est situé à l'extrémité aval du secteur d'anneau. Ce pion 60 comprend un doigt radial 68 ou une nervure radiale qui est orienté radialement vers l'extérieur et qui s'étend en aval du rail de carter 30. Le doigt radial 68 comprend une face radiale amont d'appui sur une face radiale aval du rail 30. L'extrémité amont de chaque secteur d'anneau 418 comprend une cavité 80 qui 10 débouche axialement vers l'amont et dans laquelle est engagé un doigt axial 82 orienté vers l'aval du rail de carter 36. Ce doigt 82 comprend des faces radiales latérales en appui circonférentiel sur les parois latérales 84 de la cavité 80. Les extrémités aval des secteurs d'anneau 318, 418 sont similaires. L'extrémité amont de chaque secteur d'anneau 418 ne comprend ici pas d'organe circonférentiel du 15 type précité. Cette extrémité amont comprend un premier rebord circonférentiel 86, radialement externe, qui est en appui radial vers l'intérieur sur le rail de carter 36, et un second rebord circonférentiel 88, radialement interne, qui est engagé axialement dans un espace délimité d'une part par un rebord circonférentiel 90 aval du distributeur 12 situé en amont, et d'autre part par un jonc annulaire 92 engagé dans une gorge 20 annulaire radialement interne 94 du rail 36. Le rebord 90 du distributeur 12 s'étend radialement à l'intérieur du rebord 88 du secteur d'anneau, qui s'étend lui-même radialement à l'intérieur du jonc 92. La variante de réalisation de la figure 7 diffère de celle de la figure 6 essentiellement en ce que les premiers et seconds moyens d'appui sont ici situés à 25 l'extrémité amont de chaque secteur d'anneau 518. Chaque secteur d'anneau 518 ne comprend pas de pion 60 ou doigt radial 68 du type de ceux représentés en figure 6. L'encoche 80 prévue à l'extrémité amont de chaque secteur d'anneau 518 est ici configurée pour former lesdits moyens d'appui axial et circonférentiel. 30 La cavité 80 débouche axialement vers l'amont et reçoit un doigt axial 82 orienté vers l'aval du rail de carter 36. Ce doigt 82 comprend des faces radiales latérales en appui circonférentiel sur les parois latérales 84 de la cavité 80. De plus, ce doigt 82 comprend une face radiale aval d'appui axial sur le fond 85 de l'encoche 80. 3025830 7 Les extrémités aval des secteurs d'anneau 218, 518 sont similaires. L'extrémité amont de chaque secteur d'anneau 518 comprend en outre un organe circonférentiel 32 du type précité. 5 REVENDICATIONS1. Anneau d'étanchéité (118, 218, 318, 418, 518) de turbomachine, comprenant une paroi annulaire (20) de support d'une couronne (22) en matériau abradable, l'anneau comportant à ses extrémités amont et aval des moyens de fixation configurés pour coopérer avec au moins un distributeur (12) et/ou un carter (14) de la turbomachine, caractérisé en ce que lesdits moyens de fixation comprennent des premiers moyens d'appui axial (50, 60, 68, 80) configurés pour coopérer avec ledit carter et des seconds moyens d'appui circonférentiel (50, 60, 62, 80) configurés pour coopérer avec ledit carter. 2. Anneau (518) selon la revendication 1, dans lequel lesdits premiers et seconds moyens d'appui (80) sont situés à une extrémité amont de l'anneau. 3. Anneau (118, 218, 318) selon la revendication 1, dans lequel lesdits premiers et seconds moyens d'appui (50, 60, 62, 68) sont situés à une extrémité aval de l'anneau. 4. Anneau (418) selon la revendication 1, dans lequel lesdits premiers et seconds moyens d'appui (60, 68, 80) sont situés respectivement aux extrémités amont et aval, ou aux extrémités aval et amont, de l'anneau. 5. Anneau (418) selon la revendication 4, dans lequel lesdits premiers moyens d'appui comprennent un doigt (68) ou une nervure porté par ladite paroi (20) de l'anneau et lesdits seconds moyens d'appui comprennent une cavité (80) formée dans ladite paroi (20) de l'anneau. 6. Anneau (118) selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel lesdits premiers et seconds moyens d'appui sont formés par un pion (50) rapporté et fixé sur ladite paroi (20) de l'anneau. 7. Anneau (118) selon la revendication 6, dans lequel le pion (50) a une forme générale parallélépipédique. 8. Anneau (218, 318, 518) selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel lesdits premiers et seconds moyens d'appui sont formés par un pion (60) formé d'une seule pièce avec ladite paroi (20) de l'anneau ou par une cavité (80) formée dans ladite paroi de l'anneau. 9. Anneau (218, 318) selon la revendication 8, dans lequel ledit pion (60) comprend un premier doigt axial (62) et un second doigt radial (68), lesdits premier et second 3025830 9 doigts étant configurés pour coopérer respectivement par butée en direction circonférentielle et en direction axiale avec ledit carter (14). 10. Turbomachine, comportant au moins un anneau (118, 218, 318, 418, 518) selon l'une des revendications précédentes. 5