Brevet FR3071541A1 — publié le 20190329

Joint d'étanchéité à labyrinthe pour une turbomachine d'aéronef DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne un joint d'étanchéité à labyrinthe pour une turbomachine, en particulier d'aéronef. ETAT DE L'ART Il est connu d'équiper une turbomachine de joints d'étanchéité à labyrinthe qui sont des joints d'étanchéité dynamique dont l'étanchéité est assurée par des léchettes tournantes. Comme cela est représenté à la figure 1, les léchettes 12 sont portées par un élément de rotor 14 de la turbomachine 10, qui tourne à l'intérieur d'un élément de stator 16 et sont entourées par des éléments abradables 18 tels que des blocs ou un revêtement de matière abradable portés par cet élément de stator 16. Les éléments abradables 18 ont pour but de protéger les léchettes 12 des risques d'usure par contact avec l'élément 16 qui les entoure. Les contacts avec les éléments abradables 18 peuvent être évités ou au contraire recherchés par exemple pour optimiser les jeux radiaux J autour des léchettes. Les types d'éléments abradables 18 et de léchettes 12 peuvent être adaptés en conséquence. Cette technologie peut être utilisée pour assurer une étanchéité aux sommets des aubes d'une roue de rotor, ces aubes portant des léchettes annulaires, éventuellement sectorisées, qui sont entourées par des éléments abradables portés par un carter de stator (voir notamment FR-A1- 3 001 759). Elle peut également être utilisée pour assurer une étanchéité entre une portion d'arbre ou de tourillon et un stator de la turbomachine. Le nombre et les dimensions des léchettes sont notamment fonction de l'espace radial disponible entre les éléments à étanchéifier. En fonctionnement, comme cela est représenté aux figures 2 et 3, les léchettes 12 ont pour fonction de perturber le flux de gaz qui tente de s'écouler entre les éléments 14, 16 de l'amont vers l'aval, c'est-à-dire de gauche à droite dans les dessins. Cela crée des turbulences dans le flux de 2 gaz qui génèrent des pertes de charge et améliorent ainsi l'étanchéité du joint. Au niveau de chaque léchette 12 à franchir, le flux d'air est perturbé une première fois lorsqu'il impacte le corps de la léchette (flèche F1). Le 5 flux d'air franchit le jeu radial J au sommet de la léchette 12 puis est perturbé une seconde fois (flèche F2) suite à l'augmentation brusque de la section de passage après traversée de la léchette. Plus le nombre de léchettes 12 est important, plus cela génère de turbulences dans le flux d'air, et plus l'étanchéité du joint est améliorée. 10 La présente invention propose un perfectionnement à cette technologie pour améliorer l'étanchéité du joint d'étanchéité de façon simple, efficace et économique. EXPOSE DE L'INVENTION L'invention propose un joint d'étanchéité à labyrinthe pour une 15 turbomachine, en particulier d'aéronef, comportant un élément de rotor tournant autour d'un axe de rotation, et un élément de stator s'étendant autour de l'élément de rotor, l'élément de rotor comportant une série de léchette(s) annulaire(s) s'étendant radialement vers l'extérieur et entourée par au moins un élément abradable porté par l'élément de stator, chaque 20 léchette comportant une partie de corps périphérique interne, une partie de corps périphérique externe, une face annulaire amont d'impact d'un flux d'air en fonctionnement et une face annulaire aval, caractérisé en ce qu'au moins une léchette comporte, au niveau de sa partie de corps périphérique interne et/ou sa partie de corps périphérique externe, des orifices 25 traversant de passage d'air s'étendant entre lesdites faces annulaires amont et aval. L'invention consiste à percer une ou plusieurs des léchettes avec un ou plusieurs orifices. Le flux d'air passant au travers de ces orifices peut ainsi créer une surpression dynamique juste derrière le sommet de chaque 30 léchette, du fait du point d'arrêt ainsi généré à cet endroit de l'écoulement. Cette surpression diminuera alors le débit d'air traversant le joint global. 3 L'étanchéité du joint global s'en retrouvera ainsi améliorée. De plus, le flux d'air qui traverse le ou les orifices participe à accélérer le flux d'air et/ou à augmenter les turbulences dans les espaces inter-léchettes. L'étanchéité du joint global s'en retrouvera également améliorée puisque le flux d'air 5 dans les espaces inter-léchettes génère des turbulences qui viennent s'opposer à la direction d'écoulement des gaz. Au niveau de chaque léchette percé d'orifice(s), le flux d'air est perturbé une première fois lorsqu'il impacte le corps de la léchette. Le flux d'air est perturbé une seconde fois lorsqu'il franchit le jeu radial au sommet 10 de la léchette. Enfin, le flux d'air est soit comprimé en sortie de la léchette soit accéléré, comme évoqué dans ce qui précède, ce qui augmente les turbulences et pertes de charge et permet d'améliorer les performances du joint d'étanchéité. L'invention permet ainsi, pour un même niveau d'étanchéité, de 15 réduire l'encombrement et la masse du joint, par exemple en supprimant une des léchettes. Elle permet également, pour un même nombre de léchettes, d'augmenter de manière significative le niveau d'étanchéité du joint. Elle permet en outre, pour un même niveau d'étanchéité, de conserver le nombre de léchettes mais d'augmenter les jeux radiaux avec 20 l'élément qui l'entoure afin d'une part de simplifier leur intégration en réduisant les contraintes au montage, et d'autre part de faciliter le contrôle des jeux. Le joint selon l'invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en 25 comparaison les unes avec les autres : - les orifices sont orientés de l'amont vers l'aval radialement vers l'extérieur, - les orifices sont localisés entre 10 et 90% de la hauteur de la léchette, - les orifices sont situés dans ledit sommet, - les orifices sont orientés de l'amont vers l'aval radialement vers l'intérieur. 30 - les orifices sont situés dans ledit corps, 4 - les orifices sont inclinés par rapport à un axe parallèle audit axe de rotation, qui varie est compris entre -70° et 70° - ladite au moins une desdites léchettes comprend au moins une rangée annulaire d'orifices traversants, régulièrement répartis autour dudit axe de 5 rotation, - lesdits orifices ont un diamètre compris entre 0,2mm et 1 mm. - ladite au moins une desdites léchettes comprend un nombre d'orifices compris entre 5 et 20. La présente invention concerne encore une turbomachine, 10 caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un joint tel que décrit ci- dessus. DESCRIPTION DES FIGURES L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la 15 description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une demi-vue schématique en coupe axiale d'un joint d'étanchéité à labyrinthe de turbomachine, selon la technique antérieure ; - les figures 2 et 3 sont des vues schématiques à plus grandes échelles de 20 détails de la figure 1 ; - la figure 4 est une demi-vue schématique en coupe axiale d'un joint d'étanchéité à labyrinthe de turbomachine, selon un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 5 est une vue schématique à plus grande échelle d'un détail de la 25 figure 4 ; - la figure 6 est une demi-vue schématique en coupe axiale d'un joint d'étanchéité à labyrinthe de turbomachine, selon une variante de réalisation de l'invention ; - la figure 7 est une vue schématique à plus grande échelle d'un détail de la 30 figure 6. DESCRIPTION DETAILLEE 5 Les figures 1 à 3 ont été décrites dans ce qui précède. Les figures 4 et 5 représentent un premier mode de réalisation de l'invention. Comme dans la technique antérieure, chaque léchette 12 comprend 5 un corps annulaire 12a et un sommet annulaire 12b libre, en général en pointe, c'est-à-dire dont la largeur ou dimension axiale est inférieure à celle du corps 12a. Dans l'exemple représenté, la léchette 12 présente une symétrie par rapport à un plan médian P sensiblement perpendiculaire à l'axe de rotation 10 de l'élément de rotor 14. Chaque léchette 12 comprend une face annulaire amont 20a et une face annulaire aval 20b, le flux de gaz s'écoulant de l'amont vers l'aval à travers le joint d'étanchéité et plus généralement dans la turbomachine, et de la gauche vers la droite dans les dessins. 15 Les léchettes 12 sont séparées les unes des autres par des espaces annulaires 26. Les espaces 26 ont en section une forme générale en U dans l'exemple représenté. Le corps 12a de chaque léchette 12 comprend, en observation du côté de la face amont 20a, une cavité annulaire 22 à section de forme 20 arrondie concave. Du fait de la symétrie du corps, ce dernier comprend en outre, en observation du côté de la face aval 20b, une autre cavité annulaire à section de forme arrondie concave similaire à la cavité annulaire 22. Dans le mode de réalisation représenté, le sommet 12b d'au moins 25 une des léchettes, et préférentiellement de l'ensemble des léchettes, comprend une rangée annulaire d'orifices traversants 24 qui débouchent, à leurs extrémités amont, sur la face amont 20a, et à leurs extrémités aval, sur la face aval 20b. Les orifices 24 s'étendent ici de l'amont vers l'aval radialement vers 30 l'extérieur. Le flux d'air passant à travers ces orifices 24 a pour fonction de générer une surpression ou compression du flux d'air franchissant la 6 léchette en fonctionnement. Au niveau de chaque léchette 12 à franchir dont le sommet comporte des orifices 24, le flux d'air est perturbé une première fois lorsqu'il impacte le corps 12a de la léchette (flèche F1). Le flux d'air est dévié et 5 guidé par la cavité 22 et une partie s'écoule à travers les orifices 24 et une partie s'écoule au-dessus du sommet de la léchette (flèche F2). Cette partie du flux d'air qui franchit le jeu radial au sommet de la léchette est comprimé et perturbé par le flux d'air sortant des orifices 24 (flèche F3). Les turbulences dans le flux de gaz, après passage d'une léchette, sont 10 donc amplifiées par rapport à la technique antérieure, ce qui permet d'améliorer les performances du joint d'étanchéité. Le nombre d'orifices 24 par léchette 12 est par exemple compris entre 5 et 20, et leur diamètre est par exemple compris entre 0,2mm et 1mm. 15 Les figures 6 et 7 représentent une variante de réalisation de l'invention. Dans cette variante, le corps 12a d'au moins une des léchettes, et préférentiellement de l'ensemble des léchettes, comprend une rangée 20 annulaire d'orifices traversants 25 qui débouchent, à leurs extrémités amont, sur la face amont 20a, et à leurs extrémités aval, sur la face aval 20b. Les orifices 25 s'étendent ici de l'amont vers l'aval radialement vers l'intérieur. Le flux d'air passant à travers ces orifices a pour fonction 25 d'accélérer le flux d'air pénétrant dans l'espace inter-léchettes 26. Au niveau de chaque léchette 12 à franchir dont le sommet comporte des orifices 25, le flux d'air est perturbé une première fois lorsqu'il impacte le corps 12a de la léchette (flèche F1). Le flux d'air est dévié et guidé par la cavité 22 et une partie s'écoule à travers les orifices 25 et une 30 partie s'écoule au-dessus du sommet de la léchette. Cette partie du flux d'air qui franchit le jeu radial au sommet de la léchette et pénètre dans 7 l'espace inter-léchettes 26 (flèche F2) est perturbé par le flux d'air sortant des orifices 25 (flèche F4). Les turbulences dans le flux de gaz, après passage d'une léchette, sont donc amplifiées par rapport à la technique antérieure, ce qui permet d'améliorer les performances du joint 5 d'étanchéité. Le nombre d'orifices 25 par léchette 12 est par exemple compris entre 0 et 20, et leur diamètre est par exemple compris entre 0,2mm et 1mm. Les orifices sont localisés entre 10 et 90% de la hauteur de la 10 léchette. Leur angle par rapport à un axe parallèle à l'axe de rotation, REVENDICATIONS1. Joint d'étanchéité à labyrinthe pour une turbomachine, en particulier d'aéronef, comportant un élément de rotor (14) tournant autour d'un axe de rotation (A), et un élément de stator (16) s'étendant autour de l'élément de rotor (14), l'élément de rotor (14) comportant une série de léchette(s) (12) annulaire(s) s'étendant radialement vers l'extérieur et entourée par au moins un élément abradable (18) porté par l'élément de stator (16), chaque léchette (12) comportant une partie de corps périphérique interne (12a), une partie de corps périphérique externe (12b), une face annulaire amont (20a) d'impact d'un flux d'air en fonctionnement et une face annulaire aval (20b), caractérisé en ce qu'au moins une léchette comporte, au niveau de sa partie de corps périphérique interne (12a) et/ou sa partie de corps périphérique externe (12b), des orifices (24, 25) traversant de passage d'air s'étendant entre lesdites faces annulaires amont et aval (20a, 20b). 2. Joint selon la revendication précédente, dans lequel les orifices (24) sont orientés de l'amont vers l'aval radialement vers l'extérieur. 3. Joint selon la revendication 1, dans lequel les orifices (25) sont orientés de l'amont vers l'aval radialement vers l'intérieur. 4. Joint selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les orifices (24) sont localisés entre 10 et 90% de la hauteur de la léchette. 5. Joint selon la revendication précédente, dans lequel les orifices (25) sont inclinés par rapport à un axe parallèle audit axe de rotation, qui est compris entre -70° et 70°. 6. Joint selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ladite au moins une desdites léchettes (12) comprend au moins une rangée annulaire d'orifices (24, 25) traversants, régulièrement répartis autour dudit axe de rotation (A). 7. Joint selon la revendication précédente, dans lequel lesdits orifices (24, 25) ont un diamètre compris entre 0,2mm et 1 mm. 9 8. Joint selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ladite au moins une desdites léchettes (12) comprend un nombre d'orifices (24, 25) compris entre 5 et 20. 9. Turbomachine, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un 5 joint selon l'une des revendications précédentes.