Brevet FR3074518A1 — publié le 20190607

LIAISON ENTRE UN DISTRIBUTEUR EN COMPOSITE A MATRICE CERAMIQUE ET UN SUPPORT METALLIQUE D'UNE TURBINE DE TURBOMACHINE DOMAINE TECHNIQUE La presente invention concerne le domaine des turbomachines telles qu'un turboreacteur ou un turbopropulseur d'avion, et plus particulierement une liaison entre un distributeur en composite a matrice ceramique et un support metallique de distributeur d'une turbine d'une telle turbomachine. ETAT DE L'ART II est connu des documents FR-Al -2961850, FR-Al -2887920 ou FR-A1-2913051 au nom de la demanderesse, une turbine de turbomachine comprenant au moins un etage comportant un distributeur annulaire sectorise presentant une rangee d'aubes fixes de redressement et une roue de rotor (egalement appelee roue a aubes) mobile en rotation, la roue de rotor etant montee en aval du distributeur par rapport au sens de circulation des gaz d'echappement dans la turbine. Plus precisement, le distributeur comprend deux plates-formes annulaires coaxiales, respectivement interne et externe, entre lesquelles s'etendent les aubes fixes de redressement. La plate-forme externe et la plate-forme interne definissent entre elles une portion d'une veine traversee par les gaz d'echappement. De maniere generale, la plate-forme externe du distributeur comprend des moyens d'accrochage qui cooperent avec des moyens de reception d'un support annulaire sectorise bride a un carter externe fixe de turbine, le support etant alors place radialement entre le distributeur et le carter de turbine. Selon une technique connue, les moyens d'accrochage comprennent un rebord circulaire amont et un rebord circulaire aval s'etendant axialement, les rebords amont et aval etant respectivement configures pour cooperer avec un crochet amont et un crochet aval du 2 support. Le rebord et le crochet correspondant sont maintenus l'un par rapport a l'autre via des moyens de verrouillage. Afin de garantir la liaison entre le distributeur et le support dans le temps, et autrement dit eviter que les rebords se desunissent des crochets sous ('action des sollicitations 5 exterieures (forces aerodynamiques des gaz d'echappement, dilatation thermique...), les rebords et les crochets sont mantes avec une pr6contrainte (ou pr6charge) via les moyens de verrouillage. Dans le cas ou les materiaux du distributeur et du support sont differents, a savoir par exemple un distributeur en composite a matrice 10 ceramique (CMC) et un support metallique, la precontrainte a appliquer est importante du fait notamment de ('apparition d'efforts importants localises au niveau des interfaces entre les rebords et les crochets lorsque la turbomachine est en fonctionnement, ces efforts resultant notamment du comportement different des materiaux face aux sollicitations thermiques. 15 L'utilisation du composite a matrice ceramique permet bien evidemment de minimiser la masse de la turbine, et de maniere plus generale de la turbomachine. On note egalement qu'un distributeur en composite a matrice ceramique resiste a des temperatures plus elevees qu'un distributeur 20 metallique. Ainsi, des distributeurs en composite a matrice ceramique offrent la possibilite d'avoir des temperatures plus importantes des gaz d'echappement dans la veine et necessitent moins d'air de refroidissement, au benefice du rendement de la turbomachine. Toutefois, un distributeur en composite a matrice ceramique 25 presente une resistance mecanique plus faible qu'un distributeur metallique. La caracteristique mecanique pr6cit6e rend incompatible ('application d'une importante precontrainte au montage sous peine notamment d'avoir une usure prematuree des rebords au niveau des zones en contact avec les moyens de verrouillage. 30 L'objectif de la presente invention est donc de proposer une liaison entre un distributeur en composite a matrice ceramique et un support 3 metallique de distributeur, cette liaison permettant de remedier aux difficultes rencontrees precitees. EXPOSE DE L'INVENTION L'invention propose a cet effet un secteur de distributeur annulaire 5 sectorise en composite a matrice ceramique pour une turbine de turbomachine, ledit secteur de distributeur comprenant une plate-forme externe et une plate-forme interne coaxiale avec ladite plate-forme externe, ladite plate-forme externe etant reliee a ladite plate-forme interne via au moins une aube fixe de redressement s'etendant suivant une direction 10 radiale, ladite plate-forme externe comprenant des moyens d'accrochage a un secteur d'un support annulaire sectorise metallique, caracterise en ce que les moyens d'accrochage comprennent au moins un rebord central et deux rebords lateraux situes circonferentiellement de part et d'autre du rebord central, les rebords s'etendant suivant une direction axiale 15 perpendiculaire a la direction radiale, ledit rebord central etant decale radialement par rapport auxdits rebords lateraux suivant une ligne directrice coIncidente avec une face de chacun desdits rebords de sorte que le rebord central soit radialement d'un cote de ladite ligne directrice et les rebords lateraux de l'autre, ledit rebord central etant configure pour 20 cooperer avec un crochet central dudit secteur de support de sorte que ledit rebord central et ledit crochet central soient en appui radial l'un sur l'autre et situes radialement de part et d'autre de ladite ligne directrice, chaque rebord lateral etant configure pour cooperer avec un crochet lateral dudit secteur de support de sorte que ledit rebord lateral et ledit crochet lateral 25 correspondant soient en appui radial l'un sur l'autre et situes radialement de part et d'autre de ladite ligne directrice. En comparaison a l'art anterieur presente ci-dessus, une telle liaison ne necessite pas d'organe de verrouillage et de montage avec une importante precontrainte. En fonctionnement, les sollicitations exterieures 30 (forces aerodynamiques des gaz d'echappement, dilatation thermique, ...) sont reprises de fagon homogene par ('ensemble des rebords de chacun 4 des secteurs formant le distributeur, de maniere a repartir les efforts exterieurs au niveau des rebords sans generer de concentrations de contrainte, au benefice de la duree de vie des moyens d'accrochage et de maniere plus generale de la liaison entre les secteurs de distributeur et les 5 secteurs de support associes. En outre, une telle liaison permet de simplifier considerablement le montage de chaque secteur de turbine, au benefice de la productivite. Le secteur de distributeur selon ('invention peut comprendre une ou plusieurs des caracteristiques suivantes, prises isolement les unes des 10 autres ou en combinaison les unes avec les autres : - chaque rebord lateral est decale circonferentiellement dudit rebord central d'une distance predeterminee qui est de preference inferieure a 0.5 mm ; - la ligne directrice est rectiligne ou curviligne ; - chacun desdits rebords a une section rectangulaire. 15 L'invention a pour deuxieme objet un secteur de support annulaire sectorise de distributeur d'une turbine de turbomachine, ledit secteur de support etant metallique et comprenant une enveloppe externe comportant des moyens de reception d'un secteur en composite a matrice ceramique d'un distributeur tel que decrit precedemment, caracterise en ce que les 20 moyens de reception comprennent au moins un crochet central et deux crochets lateraux situes circonferentiellement de part et d'autre du crochet central, les crochets s'etendant suivant une direction axiale, ledit crochet central etant decale radialement par rapport auxdits crochets lateraux suivant une ligne directrice coIncidente avec une face de chacun desdits 25 crochets de sorte que le crochet central soit radialement d'un cote de ladite ligne directrice et les crochets lateraux de l'autre, ledit crochet central etant configure pour cooperer avec un rebord central dudit secteur de distributeur de sorte que ledit crochet central et ledit rebord central soient en appui radial l'un sur l'autre et situes radialement de part et d'autre de ladite ligne 30 directrice, chaque crochet lateral etant configure pour cooperer avec un rebord lateral dudit secteur de distributeur de sorte que !edit crochet lateral 5 et !edit rebord lateral correspondant soient en appui radial l'un sur l'autre et situes radialement de part et d'autre de ladite ligne directrice. En comparaison a l'art anterieur presente ci-dessus, une telle liaison ne necessite pas d'organe de verrouillage et de montage avec une 5 importante precontrainte. En fonctionnement, les sollicitations exterieures (forces aerodynamiques des gaz d'echappement, dilatation thermique) sont reprises de fawn homogene par ('ensemble des crochets de chacun des secteurs formant le support, de maniere a repartir les efforts exterieurs au niveau des crochets sans generer de concentrations de contrainte, au 10 benefice de la duree de vie des moyens de reception et de maniere plus generale de la liaison entre les secteurs de distributeur et les secteur de support associes. Le secteur de support selon ('invention peut comprendre une ou plusieurs des caracteristiques suivantes, prises isolement les unes des 15 autres ou en combinaison les unes avec les autres : - chaque crochet lateral est decale circonferentiellement dudit crochet central d'une distance pr6d6termin6e qui est de pr6f6rence inf6rieure a 0.5 mm ; - la ligne directrice est rectiligne ou curviligne ; 20 - chacun desdits crochets a une section rectangulaire. L'invention a pour troisieme objet un distributeur annulaire sectorise d'une turbine de turbomachine comprenant une pluralite de secteurs de distributeur tels que precedemment decrits, lesdits secteurs de distributeur etant disposes circonferentiellement bout a bout. 25 L'invention a pour quatrieme objet un support annulaire sectorise de distributeur d'une turbine de turbomachine comprenant une pluralite de secteurs de support tels que precedemment decrits, lesdits secteurs de support etant disposes circonferentiellement bout a bout. L'invention a pour cinquieme objet un ensemble d'une turbine de 30 turbomachine comprenant un secteur de distributeur tel que precedemment decrit et un secteur de support tel que precedemment decrit, le rebord 6 central cooperant avec le crochet central, le rebord central et le crochet central etant en appui radial l'un sur l'autre et situes radialement de part et d'autre d'une ligne directrice commune, chaque rebord lateral cooperant avec un crochet lateral correspondant, le rebord lateral et le crochet lateral 5 correspondant 6tant en appui radial l'un sur l'autre et situ6s radialement de part et d'autre de la ligne directrice commune. L'invention a pour sixieme objet une turbine de turbomachine comprenant un ensemble tel que precedemment decrit. L'invention a pour septieme objet une turbomachine comprenant une 10 turbine telle que precedemment decrite. DESCRIPTION DES FIGURES L'invention sera mieux comprise et d'autres details, caracteristiques et avantages de ('invention apparaitront plus clairement a la lecture de la description suivante faite a titre d'exemple non limitatif et en reference aux 15 dessins annexes dans lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une turbine d'une turbomachine ; - la figure 2 est une vue en perspective des moyens d'accrochage d'un secteur de distributeur et des moyens de reception d'un secteur de support, 20 dans une position demontee ; - la figure 3 est une vue en perspective des moyens d'accrochage du secteur de distributeur et des moyens de reception du secteur de support, dans une position montee ; - la figure 4 est une vue en section des moyens d'accrochage et des 25 moyens de reception suivant un plan radial passant par les moyens d'accrochage et les moyens de reception, lorsque la turbine est froide ; - la figure 5 est une vue en section des moyens d'accrochage et des moyens de reception suivant un plan radial passant par les moyens d'accrochage et les moyens de reception, lorsque la turbine est chaude. 30 DESCRIPTION DETAILLEE 7 Sur la figure 1 est representee une partie d'une turbine 1 d'une turbomachine 2 telle qu'un turboreacteur ou un turbopropulseur d'aeronef, cette turbine 1 etant disposee en aval d'une chambre de combustion par rapport au sens de circulation des gaz dans la turbomachine 2. 5 La turbine 1 comprend une turbine amont communement appelee 0 turbine haute pression » (non representee) et une turbine aval partiellement repr6sent6e communement appelee 0 turbine basse pression » comportant plusieurs etages basse pression, seul un etage basse pression 3 etant represents sur la figure 1. 10 Plus precisement, l'etage basse pression 3 comprend un distributeur annulaire sectorise basse pression 4 presentant une rangee d'aubes fixes de redressement 5 et une roue de rotor basse pression 6 mobile en rotation autour d'un axe X, la roue de rotor basse pression 6 etant montee en aval du distributeur basse pression 4. 15 Par convention dans la presente demande, on entend par 0 axial » ou 0 axialement » toute direction parallele a l'axe X, et par 0 radial » ou 0 radialement » toute direction perpendiculaire a l'axe X. De merle, par convention dans la presente demande, les termes > pour REVENDICATIONS1. Secteur (7) de distributeur (4) annulaire sectorise en composite a matrice ceramique pour une turbine (1) de turbomachine (2), ledit secteur (7) de distributeur (4) comprenant une plate-forme externe (8) et une plate- forme interne (9) coaxiale avec ladite plate-forme externe (8), ladite plate-forme externe (8) etant reliee a ladite plate-forme interne (9) via au moins une aube fixe de redressement (5) s'etendant suivant une direction radiale, ladite plate-forme externe (8) comprenant des moyens d'accrochage (10) a un secteur (11) d'un support (12) annulaire sectorise metallique, caracterise en ce que les moyens d'accrochage (10) comprennent au moins un rebord central (14) et deux rebords lateraux (15) situes circonferentiellement de part et d'autre du rebord central (14), les rebords (14, 15) s'etendant suivant une direction axiale perpendiculaire a la direction radiale, ledit rebord central (14) etant decale radialement par rapport auxdits rebords lateraux (15) suivant une ligne directrice (L) coIncidente avec une face de chacun desdits rebords (14, 15) de sorte que le rebord central (14) soit radialement d'un cote de ladite ligne directrice (L) et les rebords lateraux (15) de l'autre, ledit rebord central (14) etant configure pour cooperer avec un crochet central (16) dudit secteur (11) de support (12) de sorte que ledit rebord central (14) et ledit crochet central (16) soient en appui radial l'un sur l'autre et situes radialement de part et d'autre de ladite ligne directrice (L), chaque rebord lateral (15) etant configure pour cooperer avec un crochet lateral (17) dudit secteur (11) de support (12) de sorte que ledit rebord lateral (15) et ledit crochet lateral (17) correspondant soient en appui radial l'un sur l'autre et situes radialement de part et d'autre de ladite ligne directrice (L). 2. Secteur (7) de distributeur (4) selon la revendication 1, caracterise en ce que chaque rebord lateral (15) est decale circonferentiellement dudit 15 rebord central (14) d'une distance (E) predeterminee qui est de preference inferieure a 0.5 mm. 3. Secteur (7) de distributeur (4) selon l'une des revendications 5 precedentes, caracterise en ce que la ligne directrice (L) est rectiligne ou curviligne. 4. Secteur (7) de distributeur (4) selon l'une des revendications precedentes caracterise en ce que chacun desdits rebords (14, 15) a une 10 section rectangulaire. 5. Secteur (11) de support (12) annulaire sectorise de distributeur (4) d'une turbine (1) de turbomachine (2), ledit secteur (11) de support (12) etant metallique et comprenant une enveloppe externe (18) comportant des 15 moyens de reception (19) d'un secteur (7) en composite a matrice ceramique d'un distributeur (4) selon l'une des revendications 1 a 4, caracterise en ce que les moyens de reception (19) comprennent au moins un crochet central (16) et deux crochets lateraux (17) situes circonferentiellement de part et d'autre du crochet central (16), les crochets 20 (16, 17) s'etendant suivant une direction axiale, ledit crochet central (16) etant decale radialement par rapport auxdits crochets lateraux (17) suivant une ligne directrice (L) coIncidente avec une face de chacun desdits crochets (16, 17) de sorte que le crochet central (16) soit radialement d'un cote de ladite ligne directrice (L) et les crochets lateraux (17) de l'autre, 25 ledit crochet central (16) etant configure pour cooperer avec un rebord central (14) dudit secteur (7) de distributeur (4) de sorte que ledit crochet central (16) et !edit rebord central (14) soient en appui radial l'un sur l'autre et situes radialement de part et d'autre de ladite ligne directrice (L), chaque crochet lateral (17) etant configure pour cooperer avec un rebord lateral 30 (15) dudit secteur (7) de distributeur (4) de sorte que ledit crochet lateral (17) et ledit rebord lateral (15) correspondant soient en appui radial l'un sur l'autre et situes radialement de part et d'autre de ladite ligne directrice (L). 16 6. Secteur (11) de support (12) selon la revendication 5, caracterise en ce que chaque crochet lateral (17) est decale circonferentiellement dudit crochet central (16) d'une distance (E) predeterminee qui est de preference 5 inferieure a 0.5 mm. 7. Secteur (11) de support (12) selon l'une des revendications 5 a 6, caracterise en ce que la ligne directrice (L) est rectiligne ou curviligne. 10 8. Secteur (11) de support (12) selon l'une des revendications 5 a 7, caracterise en ce que chacun desdits crochets (16, 17) a une section rectangulaire. 9. Distributeur (4) annulaire sectorise d'une turbine (1) de turbomachine 15 (2) comprenant une pluralite de secteurs (7) de distributeur (4) selon l'une des revendications 1 a 4, lesdits secteurs (7) de distributeur (4) etant disposes circonferentiellement bout a bout. 10. Support (12) annulaire sectorise de distributeur (4) d'une turbine (1) 20 de turbomachine (2) comprenant une pluralite de secteurs (11) de support (12) selon l'une des revendications 5 a 8, lesdits secteurs (11) de support (12) etant disposes circonferentiellement bout a bout. 11. Ensemble d'une turbine (1) de turbomachine (2) comprenant un 25 secteur (7) de distributeur (4) selon l'une des revendications 1 a 4 et un secteur (11) de support (12) selon l'une des revendications 5 a 8, le rebord central (14) cooperant avec le crochet central (16), le rebord central (14) et le crochet central (16) etant en appui radial l'un sur l'autre et situes radialement de part et d'autre d'une ligne directrice (L) commune, chaque 30 rebord lateral (15) cooperant avec un crochet lateral (17) correspondant, le rebord lateral (15) et le crochet lateral (17) correspondant etant en appui 17 radial l'un sur l'autre et situ6s radialement de part et d'autre de la ligne directrice (L) commune. 12. Turbine (1) de turbomachine (2) comprenant un ensemble selon la 5 revendication 11. 13. Turbomachine (2) comprenant une turbine (1) selon la revendication 12.