Brevet FR3058755A1 — publié le 20180518

Turbine pour turbomachine La présente invention concerne une turbine pour turbomachine, notamment pour un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, ainsi qu'un procédé de montage d'une telle turbine. Une turbomachine, en particulier une turbomachine à double corps, comporte classiquement, d'amont en aval, une soufflante, un compresseur basse pression, un compresseur haute pression, une chambre de combustion, une turbine haute pression et une turbine basse pression. Par convention, dans la présente demande, les termes " amont" et " aval " sont définis par rapport au sens de circulation de l'air dans la turbomachine. De même, par convention dans la présente demande, les termes "intérieur " et " extérieur ", "inférieur " et " supérieur " et "interne " et " externe " sont définis radialement par rapport à l'axe de la turbomachine. Une turbine basse pression de turbomachine comprend un arbre de turbine sur lequel sont montés plusieurs étages successifs comportant chacun une roue à aubes et un distributeur. Chaque roue à aubes comprend un disque portant à sa périphérie externe des aubes sensiblement radiales, les disques des différentes roues étant reliés coaxialement les uns aux autres et à l'arbre d'entraînement du rotor de la turbine par des moyens appropriés. Chaque distributeur comprend une plate-forme annulaire interne et une plate-forme annulaire externe entre lesquelles s'étendent des pales sensiblement radiales. La plate-forme externe du distributeur comprend des moyens d'accrochage et de fixation sur un carter externe de la turbine. L'ensemble des distributeurs forme la partie fixe du moteur appelée stator. Les aubes de chaque roue du rotor comportent classiquement des léchettes à leur périphérie radialement externe, coopérant avec un 3058755 2 anneau de matériau abradable de façon à former des moyens d'étanchéité de type joint à labyrinthe. Une telle structure est par exemple connue du document FR 2 879 649. 5 Afin de garantir un rendement élevé de la turbomachine, il est nécessaire de contrôler les jeux au niveau desdits joints et limiter les débits de fuite à l'interface entre les léchettes des aubes et l'anneau en matériau abradable. Il existe un besoin d'améliorer encore l'efficacité de tels joints 10 labyrinthe. L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, efficace et économique à ce problème. A cet effet, elle propose une turbine pour turbomachine, notamment pour un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, 15 comportant un rotor comprenant des aubes dont la périphérie radialement externe comporte au moins une première léchette s'étendant radialement vers l'extérieur, des moyens d'étanchéité s'étendant radialement autour des aubes et comportant un anneau en matériau abradable, les extrémités radialement externes des léchettes coopérant avec ledit anneau en 20 matériau abradable de manière à former un joint de type labyrinthe, caractérisée en ce que ledit anneau comporte au moins une première partie s'étendant axialement en amont de la première léchette et une seconde partie s'étendant axialement en aval de la première léchette, la première partie et/ou la seconde partie comportant une gorge dans laquelle 25 est insérée la première léchette. De cette manière, il est possible d'avoir une première léchette qui forme un joint de type labyrinthe avec les parois de la gorge, ledit joint présentant une perte de charge importante, sensiblement plus importante que dans le cas de l'art antérieur. En effet, il est possible d'avoir une 30 première léchette qui est de grande dimension radiale, engagée dans une 3058755 3 gorge de grande dimension radiale également, le montage étant alors rendu possible par la structure en deux parties de l'anneau. La première partie peut comporter une gorge débouchant radialement vers l'extérieur et axialement vers l'aval, la seconde partie 5 comportant une gorge débouchant radialement vers l'extérieur et axialement vers l'amont, en regard de la gorge de la première partie. La périphérie radialement externe des aubes peut comporter au moins une seconde léchette s'étendant radialement, la première léchette s'étendant radialement à l'extérieur par rapport à la seconde léchette. 10 La seconde léchette est apte à coopérer avec la première partie et/ou avec la seconde partie de l'anneau. On augmente alors encore les pertes de charge, et donc l'efficacité du joint labyrinthe entre les aubes et l'anneau en matériau abradable. La première partie et/ou la seconde partie peuvent comporter 15 des moyens de fixation sur un carter annulaire de turbine, aptes à fixer la partie correspondante de l'anneau par engagement axial de l'aval vers l'amont sur des brides dudit carter. Dans ce cas, chaque bride peut comporter une partie s'étendant radialement depuis une paroi cylindrique ou tronconique du carter, et une 20 partie s'étendant axialement, coopérant avec la première partie ou la seconde partie de l'anneau. Chaque partie de l'anneau peut comporter un bloc en matériau abradable, monté sur un support annulaire. Chaque support peut comporter au moins un organe de fixation 25 de section générale en U, aptes à coopérer avec une bride du carter de manière à assurer la fixation du support au carter. La turbine peut comporter un distributeur amont comportant une plate-forme radialement externe, en appui sur une bride amont du carter, le support de la première partie de l'anneau comportant un organe de fixation 30 amont venant fixer la plate-forme externe du distributeur amont sur la bride 3058755 4 amont du carter, tout en assurant la fixation du support de la première partie de l'anneau sur ladite bride amont. Le support de la seconde partie de l'anneau peut comporter un organe de fixation amont venant fixer le support de la première partie de 5 l'anneau sur une bride médiane du carter, tout en assurant la fixation du support de la seconde partie de l'anneau sur ladite bride médiane. La turbine peut comporter un distributeur aval comportant une plate-forme radialement externe, engagée axialement sur une bride aval du carter, ladite plate-forme externe du distributeur aval étant apte à fixer le 10 support de la seconde partie de l'anneau sur la bride aval. L'invention concerne également un procédé de montage d'une turbine du type précité, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à : (a) monter la première partie de l'anneau sur un carter de 15 la turbine, par engagement axial de l'aval vers l'amont de ladite première partie par rapport au carter, (b) monter la roue mobile dans le carter, (c) monter la seconde partie de l'anneau sur le carter de la turbine, par engagement axial de l'aval vers l'amont de ladite seconde 20 partie par rapport au carter, la première léchette étant introduite dans la gorge de la première partie et/ou de la seconde partie lors de l'étape (b) et/ou lors de l'étape (c). Un tel procédé est simple et rapide à mettre en oeuvre et permet un montage ou un démontage aisé de la turbine. 25 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 en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'une partie d'une 30 turbine selon une forme de réalisation de l'invention, 305 8 755 5 - les figures 2 à 6 illustrent différentes étapes de montage de la turbine de la figure 1. Une turbine basse-pression 1 d'une turbomachine selon une première forme de réalisation est illustrée à la figure 1. La turbine 1 5 comporte un carter 2 fixe, présentant une paroi tronconique 3 dont l'axe correspond à l'axe de la turbomachine et à partir de laquelle des brides 4, 5, 6 s'étendent radialement vers l'intérieur. Le carter 2 comporte en particulier une bride amont 4, une bride médiane 5 et une bride aval 6. Les termes amont et aval sont définis par référence au sens F d'écoulement du 10 flux de gaz au sein de la turbine 1, c'est-à-dire de gauche à droite sur la figure 1. Chaque bride 4, 5, 6 comporte une première partie annulaire 7 s'étendant radialement vers l'intérieur depuis la paroi tronconique 3, et une seconde partie cylindrique 8 s'étendant vers l'aval. 15 La bride amont 4 comporte en outre un rebord radial annulaire 9 s'étendant radialement vers l'intérieur depuis l'extrémité aval de la seconde partie 8. Le stator de la turbine 1 comporte notamment deux étages de distributeur, qu'on désignera respectivement distributeur amont 10 et 20 distributeur aval 11, chaque distributeur 10, 11 comportant une plate-forme radialement interne (non visible), une plate-forme radialement externe 12 et des pales fixes 13 reliant lesdites plates-formes. La plate-forme externe 12 du distributeur amont 10 comporte une paroi globalement tronconique 14 dont l'extrémité aval comprend une 25 zone d'appui 15 comportant une première partie 16 s'étendant radialement vers l'extérieur et une seconde partie 17 s'étendant axialement vers l'aval. L'extrémité aval de la seconde partie 17 de la zone d'appui 15 est en appui axialement sur le rebord 9 de la bride amont 4 du carter 2, la seconde partie 17 de la zone d'appui 15 étant en outre en appui axial sur la 30 seconde partie 8 de la bride amont 4. 3058755 6 L'extrémité amont de la plate-forme externe 12 du distributeur aval 11 comporte deux rebords 18, 19 s'étendant axialement vers l'amont, écartés radialement l'un de l'autre. Le rebord radialement interne 18 est en appui radial sur la surface radialement externe de la seconde partie 8 de la 5 bride aval 6. La fonction du rebord radialement interne 18 sera mieux décrite après. La turbine 1 comporte en outre un anneau comprenant un matériau abradable, monté fixement sur le carter 2 et formé en deux parties 20, 21, à savoir une partie amont 20 et une partie aval 21. 10 La partie amont 20 comporte en particulier un bloc amont 22 de matériau abradable, de forme annulaire. Le bloc amont 22 comporte une gorge 23 à son extrémité aval, ladite gorge 23 débouchant radialement vers l'intérieur et axialement vers l'aval. La surface externe du bloc amont 22 est fixée à un support 15 amont 24, de forme annulaire. Le support amont 24 comporte un rebord 25 s'étendant radialement vers l'extérieur à son extrémité aval et un rebord 26 s'étendant radialement vers l'extérieur depuis une zone médiane dudit support amont 24. Le support amont 24 est apte à venir en appui radialement sur la 20 seconde partie 8 de la bride médiane 5, les rebords 25 et 26 du support amont 24 étant aptes à venir en appui axial sur les extrémités amont et aval de la seconde partie 8 de la bride médiane 5. Un organe de fixation annulaire 27 à section en U est fixé au niveau de l'extrémité amont du support amont 24, radialement à l'intérieur 25 dudit support amont 24. Ledit organe de fixation amont 27 comporte une branche radialement externe 28, venant radialement en appui sur la surface externe de la seconde partie 8 de la bride amont 4, et une branche radialement interne 29 venant radialement en appui sur la seconde partie 17 de la zone d'appui 15 et sur le rebord de la bride amont 4. 3058755 7 Le distributeur amont 10 est ainsi fixé sur la bride amont 4 à l'aide de l'organe de fixation amont 27. Cet organe 27 permet également de fixer le support amont 24 sur la bride amont 4. La partie aval 21 de l'anneau comporte un bloc aval 30 de 5 matériau abradable, de forme annulaire. Le bloc aval 30 comporte une gorge 31 à son extrémité amont, ladite gorge 31 débouchant radialement vers l'intérieur et axialement vers l'amont. La surface externe du bloc aval 30 est fixée à un support aval 32, de forme annulaire. Le support aval 32 comporte un rebord 33 10 s'étendant radialement vers l'extérieur à son extrémité aval, prolongé par une zone de fixation 34 cylindrique s'étendant axialement vers l'aval depuis la périphérie externe du rebord 33. Un organe de fixation annulaire à section en U ou des organes localisés tels que des crochets à section en U 35 sont fixés au niveau de 15 l'extrémité amont du support aval 32, radialement à l'extérieur dudit support aval 32. Lesdits organes de fixation aval 35 comportent une branche radialement externe 36, venant radialement en appui sur la surface externe de la seconde partie 8 de la bride médiane 5, et une branche radialement interne 37 venant radialement en appui sur l'extrémité aval du support 20 amont 24. Par ailleurs, la zone de fixation 34 est en appui sur la surface interne de la seconde partie 8 de la bride aval 6. Comme indiqué précédemment, le rebord radialement externe 19 de la plate-forme externe 12 du distributeur aval 11 est en appui radial 25 sur la surface radialement externe de la seconde partie 8 de la bride aval 6, le rebord radialement interne 18 de ladite plate-forme externe 12 étant en appui sur la zone de fixation 34 de la partie aval 21 de l'anneau, de manière à fixer ladite partie aval 21 de l'anneau sur la bride aval 6 du carter 2. 30 La turbine 1 comporte en outre une roue de rotor comportant des aubes 38, la périphérie radialement externe de chaque aube 38 comportant 3058755 8 une première léchette 39, axialement centrale, et deux secondes léchettes 40 décalées axialement de part et d'autre de la première léchette 39. Les première et secondes léchettes 39, 40 s'étendent radialement vers l'extérieur, la première léchette 39 s'étendant radialement à l'extérieur par 5 rapport aux secondes léchettes 40. La première léchette 39 est engagée dans les gorges 23, 31 des parties amont et aval 20, 21 de l'anneau. Les secondes léchettes 40 s'étendent en regard des surfaces radialement internes des blocs amont et aval 22, 30. La dimension axiale cumulée des gorges 23, 31 autorise un 10 déplacement ou une incertitude de positionnement axial de la roue de rotor, et donc de la première léchette 39, par rapport au carter 2, une telle incertitude pouvant être due aux tolérances de fabrication et de montage ainsi qu'aux contraintes mécaniques et/ou thermiques en fonctionnement. Le montage d'une telle turbine 1 est réalisé de la manière 15 suivante. Tout d'abord le distributeur amont 10 est monté à l'intérieur du carter 2, puis la partie amont 20 de l'anneau est engagée axialement de l'aval vers l'amont dans le carter 2, sur les brides amont 4 et médiane 5 du carter 2. L'organe de fixation amont 27 est engagé sur la bride amont 4 et 20 sur la partie 17 du distributeur amont 10 de manière à assurer la fixation du distributeur amont 10 sur la bride amont 4. La roue de rotor comportant les aubes 38 est ensuite engagée axialement dans le carter 2, de l'aval vers l'amont, la première léchette 39 étant située, au moins partiellement, dans la gorge 23 du bloc d'abradable amont 22. La seconde partie 21 de 25 l'anneau est ensuite engagée axialement dans le carter 2, de l'aval vers l'amont, les organes de fixation aval 35 coopérant avec la bride médiane 5 et avec l'extrémité aval du support amont 24, comme indiqué précédemment. Le support amont 24 est ainsi fixé sur la bride médiane 5 par l'intermédiaire desdits organes de fixation aval 35. 30 Le distributeur aval 11 est ensuite engagé axialement dans le carter 2, de l'aval vers l'amont, les rebords 18, 19 de la plate-forme externe 3058755 9 12 dudit distributeur aval 11 venant coopérer avec la bride aval 6 et avec la zone de fixation 34 du support aval 32, comme indiqué précédemment. Le support aval 32 est ainsi fixé à la bride aval 6 du carter 2, à l'aide du distributeur aval 11. 5 REVENDICATIONS1. Turbine (1) pour turbomachine, notamment pour un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, comportant un rotor 5 comprenant des aubes (38) dont la périphérie radialement externe comporte au moins une première léchette (39) s'étendant radialement vers l'extérieur, des moyens d'étanchéité s'étendant radialement autour des aubes et comportant un anneau en matériau abradable (20, 21), les extrémités radialement externes des léchettes (39) coopérant avec ledit 10 anneau en matériau abradable de manière à former un joint de type labyrinthe, caractérisée en ce que ledit anneau comporte au moins une première partie (20) s'étendant axialement en amont de la première léchette (39) et une seconde partie (21) s'étendant axialement en aval de la première léchette (39), la première partie (20) et/ou la seconde partie (21) 15 comportant une gorge (23, 31) dans laquelle est insérée la première léchette (39). 2. Turbine (1) selon la revendication 1, caractérisée en en ce que la périphérie radialement externe des aubes (38) comporte au moins une seconde léchette (40) s'étendant radialement, la première léchette (39) 20 s'étendant radialement à l'extérieur par rapport à la seconde léchette (40). 3. Turbine (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la première partie (20) comporte une gorge (23) débouchant radialement vers l'extérieur et axialement vers l'aval, la seconde partie (21) comportant une gorge (31) débouchant radialement vers l'extérieur et 25 axialement vers l'amont, en regard de la gorge (23) de la première partie (20). 4. Turbine (1) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la première partie (20) et/ou la seconde partie (21) comportent des moyens de fixation (27, 35) sur un carter annulaire (2) de turbine, aptes 30 à fixer la partie correspondante (20, 21) de l'anneau par engagement axial de l'aval vers l'amont sur des brides (4, 5, 6) dudit carter (2). 3058755 11 5. Turbine (1) selon la revendication 4, caractérisée en ce que chaque bride (4, 5, 6) comporte une partie (7) s'étendant radialement depuis une paroi cylindrique ou tronconique (3) du carter (2), et une partie (8) s'étendant axialement, coopérant avec la première partie (20) ou la seconde partie (21) de l'anneau. 6. Turbine (1) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que chaque partie (20, 21) de l'anneau comporte un bloc en matériau abradable (22, 30), monté sur un support annulaire (24, 32), chaque support (24, 32) comportant au moins un organe de fixation (27, 35) de section générale en U, aptes à coopérer avec une bride (4, 5) du carter (2) de manière à assurer la fixation du support (24, 32) au carter (2). 7. Turbine (1) selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'elle comporte un distributeur amont (10) comportant une plate-forme radialement externe (12), en appui sur une bride amont (4) du carter (2), le support (24) de la première partie (21) de l'anneau comportant un organe de fixation amont (27) venant fixer la plate-forme externe (12) du distributeur amont (10) sur la bride amont (4) du carter (2), tout en assurant la fixation du support (24) de la première partie (20) de l'anneau sur ladite bride amont (4). 8. Turbine (1) selon la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce que le support (32) de la seconde partie (21) de l'anneau comporte un organe de fixation amont (35) venant fixer le support (24) de la première partie (20) de l'anneau sur une bride médiane (5) du carter (2), tout en assurant la fixation du support (32) de la seconde partie (21) de l'anneau sur ladite bride médiane (5). 9. Turbine (1) selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisée en ce qu'elle comporte un distributeur aval (11) comportant une plate-forme radialement externe (12), engagée axialement sur une bride aval (6) du carter (2), ladite plate-forme externe (12) du distributeur aval (11) étant apte à fixer le support (32) de la seconde partie (21) de l'anneau sur la bride aval (6). 3058755 12 10. Procédé de montage d'une turbine (1) selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant a: (a) monter la première partie (20) de l'anneau sur un carter (2) 5 de la turbine (1), par engagement axial de l'aval vers l'amont de ladite première partie (20) par rapport au carter (2), (b) monter la roue mobile (38) dans le carter (2), (c) monter la seconde partie (21) de l'anneau sur le carter (2) de la turbine (1), par engagement axial de l'aval vers l'amont de 10 ladite seconde partie (21) par rapport au carter (2), la première léchette (39) étant introduite dans la gorge (23, 31) de la première partie (20) et/ou de la seconde partie (21) lors de l'étape (b) et/ou lors de l'étape (c).