Brevet FR3041028A1 — publié le 20170317

DISTRIBUTEUR D'UNE TURBINE BASSE PRESSION, TURBINE BASSE PRESSION ET TURBOMACHINE ASSOCIEES DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION L'invention se rapporte au domaine général des organes des turbomachines. Elle concerne plus particulièrement un distributeur d'une turbine basse pression dans lequel les bascules axiales des aubes de distributeur sont limitées. L'invention concerne, en outre, une turbine comportant au moins un tel distributeur. Enfin, l'invention concerne une turbomachine comportant une telle turbine. ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION Les turbomachines aéronautiques comprennent classiquement plusieurs modules tels qu'un compresseur basse pression (BP), un compresseur haute pression (HP), une chambre de combustion, une turbine HP suivie d'une turbine BP, le compresseur BP et le compresseur HP entraînant respectivement la turbine BP et la turbine HP. Chacune des turbines (HP et BP) est formée d'un ou plusieurs étages, chaque étage comportant successivement une roue d'aubes fixes 10 ou distributeur et une roue d'aubes mobiles 11. La figure 1 représente une vue en coupe axiale d'une turbine BP d'une turbomachine selon l'art antérieur. En référence à la figure 1, les aubes mobiles 11 sont maintenues par leur partie inférieure fixée à un des disques 12, 13, 14, ou 15 de la turbine. Les aubes 10 de distributeur sont, en revanche, maintenues par leur partie supérieure fixée sur le carter de la turbine. Les termes « inférieur » et « supérieur » sont à considérer relativement à une distance par rapport à l'axe A de la turbomachine (en référence à l'axe de rotation de la turbomachine): la partie inférieure d'une pièce, lorsque ladite pièce est installée dans la turbomachine, est plus proche de l'axe de la turbomachine A que la partie supérieure de ladite pièce. Le carter comporte généralement deux parties accouplées : un carter aval 2 et un carter amont, les distributeurs étant fixés sur le 3041028 2 carter aval 2. Les termes « amont » et « aval » sont à considérer par rapport à une direction générale d'écoulement de fluides à travers la turbomachine, allant de l'amont vers l'aval. 5 La figure 2 est un agrandissement de la zone entourée sur la figure 1. En référence à la figure 2, la partie supérieure de chaque aube 10 de distributeur de turbine BP comporte des pales 100 sensiblement radiales reliées par leur extrémité à une plate-forme annulaire 101, ladite plateforme annulaire 101 présentant deux 10 extrémités. Chaque extrémité de la plateforme 101 est prolongée par des moyens d'accrochage amont 102 et des moyens d'accrochage aval 103. Les moyens d'accrochage amont 102 et aval 103 présentent chacun une paroi annulaire 104 ainsi qu'un rebord cylindrique 105 orienté respectivement vers l'amont et vers l'aval de la turbomachine. 15 Par ailleurs, le carter aval 2 comporte un rail 200 comprenant à son extrémité aval un rebord annulaire 201 s'étendant radialement. Lors de la fixation de la partie supérieure de l'aube 10 du distributeur sur le carter aval 20 2, les moyens d'accrochage aval 103 de l'aube 10 sont fixés au rebord annulaire 201 du carter aval 2 au moyen d'un organe annulaire de verrouillage 3 en forme de « C ». Plus précisément, une face supérieure 111 du rebord cylindrique 105 vient en appui contre une face inférieure 203 du rebord annulaire 201, le rebord cylindrique 105 de l'aube 100 et le rebord annulaire 201 du carter 2 étant maintenus fixes par 25 l'intermédiaire de l'organe annulaire de verrouillage 3. En effet, l'ouverture de l'organe de verrouillage 3, orientée vers l'amont de la turbomachine, est engagée depuis l'aval de la turbomachine de sorte qu'une face intérieure 305 de l'organe 3 vient en appui contre une face inférieure 112 du rebord cylindrique 105 et contre une face supérieure 202 du rebord annulaire 201. Un tel agencement permet à l'aube 10 du distributeur de 30 ne pas tomber sous l'effet de la gravité quand le moteur ne fonctionne pas. Le problème d'un tel système de fixation de l'aube 10 du distributeur sur le carter aval 2 est qu'il existe un jeu J, visible sur la figure 3, entre la face inférieure 112 du rebord cylindrique 105 et la face intérieure 305 de l'organe annulaire de verrouillage 3. En 3041028 3 effet, pour fixer l'aube 10 au carter aval 2, l'organe annulaire de verrouillage 3 est monté en bascule. Ce montage en bascule de l'organe de verrouillage 3 impose la présence d'un jeu J suffisant entre la face inférieure 112 du rebord cylindrique 105 de l'aube et la face intérieure 305 de l'organe annulaire de verrouillage 3 pour la mise en 5 place de l'organe 3. Or, la présence d'un tel jeu J est responsable d'un affaissement radial de l'aube 10 du distributeur qui, par effet de bascule, génère des surconsommations de jeux axiaux. L'aube 10 de distributeur peut alors heurter l'aube mobile 11 adjacente et ainsi conduire à des dommages dans la turbine. 10 DESCRIPTION GÉNÉRALE DE L'INVENTION Dans ce contexte, l'invention vise à fournir une solution simple, efficace et économique pour éviter l'affaissement radial d'une aube de distributeur d'une turbine basse pression et ainsi les bascules axiales de ladite aube. 15 Selon un premier aspect, l'invention concerne donc un distributeur d'une turbine basse pression comportant des aubes avec des pales reliées par une de leur extrémité à une plateforme annulaire comportant des moyens d'accrochage aval sur un carter de la turbine, les moyens d'accrochage aval comportant une paroi annulaire et un rebord 20 cylindrique aval, ledit rebord cylindrique présentant une première extrémité libre prolongée par une première partie adjacente et étant destiné à venir en appui radial sur une paroi d'un organe annulaire de verrouillage, ladite paroi de l'organe présentant une deuxième extrémité libre prolongée par une deuxième partie adjacente de sorte que lors du montage de l'organe de verrouillage sur le rebord cylindrique de l'aube: 25 - la première extrémité libre est mise en regard de la deuxième partie adjacente; - la première partie adjacente est mise en regard de la deuxième extrémité libre, un premier jeu entre la première extrémité libre et la deuxième partie adjacente est 30 inférieur à un second jeu entre la première partie adjacente et la deuxième extrémité libre. On rappelle que les termes « amont » et « aval » sont à considérer par rapport à une direction générale d'écoulement de fluides à travers la turbomachine, allant de l'amont vers l'aval. 3041028 4 En outre, on entend par « radiale », la position de l'aube fixe 10 par rapport à un axe perpendiculaire à l'axe de rotation de la turbomachine A. 5 De plus, on entend par « axiale », la position de l'aube 10 par rapport à l'axe de rotation de la turbomachine A Le distributeur selon le premier aspect de l'invention permet de résoudre les problèmes préalablement cités. En effet, la présence de différents jeux permet le montage de 10 l'organe annulaire de verrouillage tout en limitant les bascules axiales de l'aube. On rappelle qu'un jeu entre le rebord cylindrique et l'organe de verrouillage est nécessaire à la mise en place de l'organe de verrouillage qui, monté en bascule, vient fixer l'aube au carter aval. Etant donné que le second jeu entre la première partie 15 adjacente et la deuxième extrémité libre est supérieur au premier jeu entre la première extrémité libre et la deuxième partie adjacente, la contrainte de montage est progressive. Le second jeu est suffisant pour que l'organe de verrouillage puisse approcher du rebord cylindrique et du rebord annulaire jusqu'à adopter sa position finale de fixation. On entend par « position finale de fixation » la position de l'organe 20 de verrouillage 3 lorsque le rebord cylindrique surmonté du rebord annulaire sont solidarisés l'un à l'autre par la face intérieure dudit organe de verrouillage. Par ailleurs, au cours du montage de l'organe de verrouillage, le premier jeu étant plus faible que le second jeu, la face supérieure du rebord cylindrique est suffisamment plaquée sur la face inférieure du rebord annulaire pour empêcher l'aube de distributeur 25 de basculer axialement. Ainsi, l'aube de distributeur ne risque pas d'heurter l'aube mobile adjacente. Par ailleurs, le système selon l'invention est simple à réaliser et présente un coût de fabrication faible. En effet, la création de deux jeux entre le rebord cylindrique et l'organe de verrouillage peut être réalisée par une simple modification de la face 30 inférieure du rebord cylindrique. En outre, le système ne nécessite pas de modifications au niveau du cartel aval ou de l'organe annulaire de verrouillage. 3041028 5 Le système selon le premier aspect de l'invention peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles. 5 Selon un mode de réalisation non limitatif, le premier jeu est compris dans l'intervalle [Omm ; 1.9mm]. Selon un mode de réalisation non limitatif, le second jeu est compris dans l'intervalle [0.2mm ; 2mm]. Selon un mode de réalisation non limitatif, le rebord cylindrique comporte une extrémité liée prolongeant la première partie adjacente du rebord cylindrique et présente une première épaisseur, ladite première épaisseur étant supérieure à une seconde épaisseur de la première extrémité libre. Selon un mode de réalisation non limitatif, la première épaisseur est comprise dans l'intervalle [1mm ; 7mm]. Selon un mode de réalisation non limitatif, la seconde épaisseur est comprise dans 20 l'intervalle [0.5mm ; 6.9mm]. Selon un second aspect, l'invention concerne une turbine basse pression comportant au moins un distributeur selon le premier aspect de l'invention. 25 Selon un troisième aspect, l'invention concerne une turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion comportant une turbine basse pression selon le second aspect de l'invention. L'invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de 30 la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. 10 15 304 102 8 6 BREVE DESCRIPTION DES FIGURES Les figures ne sont présentées qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. Les figures montrent : 5 A la figure 1, déjà décrite, une vue schématique d'une coupe axiale (selon l'axe de rotation de la turbomachine) d'une turbine basse pression selon l'art antérieur ; A la figure 2, déjà décrite, un agrandissement d'une zone entourée sur la figure 1. 10 A la figure 3, déjà décrite, un agrandissement d'une zone entourée sur la figure 2. A la figure 4, une vue schématique partielle d'une coupe axiale d'une turbine basse pression selon un mode de réalisation de l'invention. 15 La figure 4 représente une coupe axiale (selon l'axe de rotation de la turbomachine A représenté sur la figure 1) d'une turbine basse pression selon un mode de réalisation de l'invention. 20 On note que la numérotation de la figure 4 est la même que celle utilisée dans la description des figures 1 à 3 hormis pour les éléments modifiés. On rappelle que la partie supérieure de l'aube 10, non représentée en entier sur la figure 4, du distributeur est fixée au carter aval 2 de la turbine par l'intermédiaire d'un 25 organe annulaire 3 à section en « C ». En référence à la figure 4, l'aube 10 du distributeur comporte des moyens d'accrochage aval 103 présentant une paroi annulaire 104. De plus, les moyens d'accroche aval 103 comportent un rebord cylindrique 105 présentant une extrémité 30 liée 110, une première partie adjacente 107 et une première extrémité libre 106, la première partie adjacente 107 étant située entre l'extrémité liée 110 et la première extrémité libre 106. Par ailleurs, le carter aval 2 comporte un rail 200 qui présente, à son extrémité aval, 3041028 7 un rebord annulaire 201 s'étendant radialement vers l'intérieur soit vers l'axe de rotation de la turbomachine A. En outre, l'organe annulaire de verrouillage 3 à section en C comporte une paroi 300. 5 La paroi 300 de l'organe présente une deuxième extrémité libre 301 et une deuxième partie adjacente 302, la deuxième partie adjacente 302 prolongeant la deuxième extrémité libre 301. Lorsque la partie supérieure de l'aube 10 est fixée au carter aval 2, la face supérieure 10 111 du rebord cylindrique 105 vient en appui contre face inférieure 203 du rebord annulaire 201. La fixation de l'aube 10 sur le carter aval 2 est finalisée par la mise en place de l'organe annulaire de verrouillage 3 à section en C. En référence à la figure 4, lorsque l'organe de verrouillage 3 est en position finale de 15 fixation, la face inférieure 112 du rebord cylindrique 105 de l'aube 10 est superposée à la face intérieure 305 de l'organe de verrouillage 3. Plus précisément, une face inférieure 109' de la première partie adjacente 107 du rebord cylindrique 105 est superposée à une face supérieure 304 de la deuxième extrémité libre 301 de la paroi 300 de l'organe annulaire de verrouillage 3. De plus, une face inférieure 108' de la 20 première extrémité libre 106 du rebord cylindrique 105 est superposée à une face supérieure 303 de la deuxième partie adjacente 302 de la paroi 300 de l'organe annulaire de verrouillage 3. En outre, la face intérieure 305 de la paroi 300 de l'organe de verrouillage 3 est également superposée à la face supérieure 202 du rebord annulaire 201 du carter aval 2. On rappelle que l'organe de verrouillage 3 est à section 25 en « C », la face intérieure 305 de la paroi 300 de l'organe « emprisonnant » à la fois le rebord annulaire 201 et le rebord cylindrique 105. Par ailleurs, à la différence de la turbine représentée sur la figure 3, la face inférieure 112 du rebord cylindrique 105 présente une inclinaison s'étendant vers l'aval de la 30 turbomachine. En effet, le rebord cylindrique 105, qui comporte une extrémité liée 110 prolongeant la première partie adjacente) 07, présente une première épaisseur E1. La première épaisseur El est supérieure à une seconde épaisseur E2 de la première extrémité libre 106 du rebord cylindrique 105. Selon un mode de réalisation, la première épaisseur El est comprise dans l'intervalle [1mm ; 7mm], préférentiellement 3041028 8 2mm. Selon un mode de réalisation, la seconde épaisseur E2 est comprise dans l'intervalle [0.5mm ; 6.9mm], préférentiellement 1.5mm. L'inclinaison du rebord cylindrique 105 est telle qu'un premier jeu J1 et un deuxième 5 jeu J2 entre le rebord cylindrique 105 et l'organe annulaire de verrouillage 3 sont formés lorsque l'organe de verrouillage 3 est en position finale de fixation. Plus précisément, un premier jeu J1 présent entre la face inférieure 108' de la première extrémité libre 106 du rebord cylindrique 105 et la face supérieure 303 de la deuxième partie adjacente 302 est inférieur à un second jeu J2 entre la face inférieure 109' de 10 la première partie adjacente 107 et la face supérieure 304 de la deuxième extrémité libre 301. Selon un mode de réalisation, le premier jeu J1 est compris dans l'intervalle [Omm ; 1.9mm], préférentiellement 0.1mm. Selon un mode de réalisation, le second jeu J2 est compris dans l'intervalle [0.2mm ; 2mm], préférentiellement 0.5mm. 15 On rappelle que la présence d'un jeu J selon l'art antérieur (visible sur la figure 3), entre la face inférieure 112 du rebord cylindrique 105 et la face intérieure 305 de l'organe annulaire de verrouillage 3 est responsable d'un affaissement radial de l'aube 10 du distributeur qui, par effet de bascule, génère des surconsommations de jeux axiaux. Or, la présence de ce jeu J est indispensable à la mise en place de l'organe 20 annulaire de verrouillage 3 qui est monté en bascule sur le rebord annulaire 201 et le rebord cylindrique 105. La présence d'une inclinaison de la face inférieure 112 telle que la première épaisseur El est supérieure à la deuxième épaisseur E2 du rebord cylindrique 105 permet 25 d'assurer un jeu suffisant pour un montage progressif du système. En effet, plus l'organe annulaire de verrouillage 3 approche de son positionnement final de fixation, plus la face supérieure 111 du rebord cylindrique 105 vient en appui contre l'appui radial du rebord annulaire 201 du carter aval 2 ce qui limite la bascule axiale de l'aube 10. Ainsi, les aubes fixes 10 qui sont adjacentes aux aubes mobiles 11 de la turbine 30 telles que représentées sur la figure 1 ne peuvent pas heurter lesdites aubes mobiles REVENDICATIONS1. Distributeur d'une turbine basse pression comportant des aubes (10) avec des pales (100) reliées par une de leur extrémité à une plateforme annulaire (101) comportant des moyens d'accrochage aval (103) sur un carter (2) de la turbine, les moyens d'accrochage aval (103) comportant une paroi annulaire (104) et un rebord cylindrique aval (105), ledit rebord cylindrique (105) présentant une première extrémité libre (106) prolongée par une première partie adjacente (107) et étant destiné à venir en appui radial sur une paroi (300) d'un organe annulaire de verrouillage (3), ladite paroi (300) de l'organe (3) présentant une deuxième extrémité libre (301) prolongée par une deuxième partie adjacente (302) de sorte que lors du montage de l'organe de verrouillage (3) sur le rebord cylindrique (105) de l'aube (10) : - la première extrémité libre (106) est mise en regard de la deuxième partie adjacente (302) ; - la première partie adjacente (107) est mise en regard de la deuxième extrémité libre (301), ledit distributeur étant caractérisé en ce qu'un premier jeu (J1) entre la première extrémité libre (106) et la deuxième partie adjacente (302) est inférieur à un second jeu (J2) entre la première partie adjacente (107) et la deuxième extrémité libre (301). 2. Distributeur, selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier jeu (J1) est compris dans l'intervalle [Omm ; 1.9mm]. 3. Distributeur, selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que le second jeu (J2) est compris dans l'intervalle [0.2mm ; 2mm]. 4. Distributeur, selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le rebord cylindrique (105) comporte une extrémité liée (110) prolongeant la première partie adjacente (107) du rebord cylindrique (105) et présentant une 3041028 10 première épaisseur (E1 ), ladite première épaisseur (El ) étant supérieure à une seconde épaisseur (E2) de la première extrémité libre (106). 5. Distributeur, selon la revendication 4, caractérisé en ce que la première 5 épaisseur (El ) est comprise dans l'intervalle [1mm ; 7mm]. 6. Distributeur, selon l'une quelconque des revendications 4 à 5, caractérisé en ce que la seconde épaisseur (E2) est comprise dans l'intervalle [0.5mm ; 6.9mm]. 10 7. Turbine basse pression pour turbomachine caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un distributeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6. 8. Turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, caractérisé en ce qu'il comporte une turbine selon la revendication 7. 15