Brevet FR3065745A1 — publié le 20181102

Stator de turbomachine d'aÃ©ronef Domaine de l'invention: La prÃ©sente invention concerne notamment un stator de turbomachine d'aÃ©ronef. Etat de la technique : Une turbomachine comporte classiquement, d'amont en aval, dans le sens de l'Ã©coulement des gaz, un compresseur, une chambre de combustion et une turbine. Le rÃ´le du compresseur est d'accroÃ®tre la pression de l'air fourni Ã la chambre de combustion. Le rÃ´le de la turbine est d'assurer l'entraÃ®nement en rotation du compresseur en prÃ©levant une partie de l'Ã©nergie de pression des gaz chauds sortant de la chambre de combustion et en la transformant en Ã©nergie mÃ©canique. Le compresseur et la turbine sont constituÃ©s d'un premier ensemble de piÃ¨ces fixes constituant le stator et un second ensemble de piÃ¨ces, susceptible d'Ãªtre mis en rotation par rapport au stator, constituant le rotor. Le rotor du compresseur et le rotor de la turbine forment un ensemble solidairement reliÃ© par un arbre tournant, et appelÃ© Â« corps Â». Une turbomachine peut Ã©galement Ãªtre du type Ã Â« double-corps Â», ce qui signifie qu'elle comporte deux rotors agencÃ©s coaxialement. Une turbomachine peut Ã©galement comporter une soufflante, constituant un premier Ã©tage du compresseur. La soufflante comporte des aubes de trÃ¨s grande taille, dites aubes de soufflante, dont l'un des effets est d'augmenter la masse et l'inertie du rotor. Un rotor de turbomachine est entourÃ© par un stator. Dans le cas oÃ¹ le rotor comprend une roue Ã aubes, telle qu'une roue de compresseur ou de soufflante, le stator qui l'entoure peut comprend un Â« traitement de carter Â» pour optimiser les performances de la turbomachine. 3065745 2 Les performances d'une turbomachine peuvent en effet Ãªtre optimisÃ©es en maÃ®trisant les jeux au sommet des aubes, c'est-Ã -dire les jeux radiaux entre les extrÃ©mitÃ©s radialement externes des aubes et le carter qui l'entoure. En fonctionnement, de l'air s'Ã©coule au niveau de ces jeux et n'est pas comprimÃ©, ce 5 qui diminue les performances de la turbomachine. Une des mÃ©thodes pour contrÃ´ler les Ã©coulements de jeu consiste Ã rÃ©aliser des rainures ou des Ã©videments dans le carter en regard des roues mobiles, qui est couramment appelÃ© Â« traitement de carter Â». Ce traitement permet notamment de restaurer de la marge au pompage Ã 10 jeux ouverts. Cette solution est passive, c'est-Ã -dire que les rainures sont rÃ©alisÃ©es dans le carter Ã l'usinage et ne sont pas ajustables en fonctionnement. Or, ces cavitÃ©s ont un effet nÃ©faste sur les performances du compresseur et dÃ©gradent le rendement notamment sur les points stabilisÃ©s tels que la croisiÃ¨re oÃ¹ la marge est suffisante. 15 La technologie de traitement la plus simple et efficace est un traitement de carter axisymÃ©trique mais c'est aussi celle qui engendre le plus de dÃ©gradation des performances. Des technologies non axisymÃ©triques sont donc recherchÃ©es pour rÃ©duire cet impact mais au dÃ©triment d'un gain de marge moins important. L'invention a pour objectif de remÃ©dier au moins Ã certains de ces 20 inconvÃ©nients. ExposÃ© de l'invention : A cet effet, l'invention concerne un stator pour une turbomachine d'aÃ©ronef, ledit stator ayant une forme gÃ©nÃ©rale annulaire et Ã©tant destinÃ© Ã s'Ã©tendre autour 25 d'une roue Ã aubes de rotor, ledit stator comportant un carter de rÃ©volution comportant au moins une cavitÃ© annulaire s'Ã©tendant autour d'un axe de rÃ©volution, ladite cavitÃ© dÃ©bouchant radialement vers l'intÃ©rieur par rapport audit axe et Ã©tant destinÃ©e Ã s'Ã©tendre sensiblement autour de ladite roue, caractÃ©risÃ© en ce qu'il comprend des moyens de rÃ©glage d'au moins un paramÃ¨tre dimensionnel de ladite cavitÃ©, tel que sa dimension radiale ou axiale vis-Ã -vis dudit 3065745 3 axe de rÃ©volution, de faÃ§on Ã conserver une forme axisymÃ©trique de ladite cavitÃ© vis-Ã -vis dudit axe de rÃ©volution. L'invention propose ainsi de rendre ajustable la gÃ©omÃ©trie de la cavitÃ© de traitement de carter afin de l'adapter par exemple aux points de fonctionnement du 5 moteur. La cavitÃ© peut ainsi Ãªtre totalement fermÃ©e pour ne pas dÃ©grader les performances en croisiÃ¨re. On peut envisager de faire varier la profondeur et/ou la largeur de la cavitÃ©, voire d'ouvrir seulement certaines cavitÃ©s lorsque le carter comprend plusieurs cavitÃ©s adjacentes. L'invention propose ainsi une solution passive ajustable qui consiste en un 10 carter comportant au moins une cavitÃ© et sur lequel on prÃ©voit des moyens de rÃ©glage pour modifier la gÃ©omÃ©trie de la cavitÃ©, notamment au cours de la vie du moteur et Ã l'occasion d'opÃ©rations de maintenance, de faÃ§on Ã restaurer de la marge au pompage en corrÃ©lation avec la dÃ©gradation des jeux moteur vieilli. Cela pourrait permettre par exemple de prolonger le temps d'utilisation de certaines 15 piÃ¨ces avant changement Ã neuf. Le stator selon l'invention peut comprendre une ou plusieurs des caractÃ©ristiques suivantes, prises isolÃ©ment les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : - lesdits moyens de rÃ©glage sont configurÃ©s pour ajuster la dimension radiale ou 20 profondeur de ladite cavitÃ©, et comprennent une paroi cylindrique de fond de la cavitÃ©, dont un diamÃ¨tre interne est variable ; - ladite paroi de fond est sectorisÃ© et comprend plusieurs secteurs de paroi qui sont chacun reliÃ©s Ã des moyens de dÃ©placement en direction radiale desdits secteurs ; 25 - lesdits moyens de dÃ©placement sont configurÃ©s pour Ãªtre actionnÃ©s simultanÃ©ment par l'intermÃ©diaire d'un anneau de commande s'Ã©tendant autour dudit carter ; - des moyens d'Ã©tanchÃ©itÃ© sont prÃ©vus entre des bords circonfÃ©rentiels en regard desdits secteurs de paroi ; 3065745 4 - lesdits moyens de rÃ©glage sont configurÃ©s pour ajuster la dimension axiale ou largeur de ladite cavitÃ©, et comprennent un anneau ajourÃ© s'Ã©tendant Ã une pÃ©riphÃ©rie interne de ladite cavitÃ© et comportant une rangÃ©e annulaire de lumiÃ¨res traversantes, ledit anneau Ã©tant mobile axialement depuis une premiÃ¨re position 5 dans laquelle lesdites lumiÃ¨res sont sensiblement alignÃ©es radialement avec ladite cavitÃ© qui a une largeur maximale, et une seconde position dans laquelle lesdites lumiÃ¨res sont dÃ©calÃ©es radialement de ladite cavitÃ© qui a une largeur minimale voire nulle ; - ledit anneau est solidaire d'au moins une paroi annulaire radiale s'Ã©tendant Ã 10 l'intÃ©rieur de ladite cavitÃ©, sensiblement parallÃ¨lement Ã des parois latÃ©rales de celle-ci ; - ladite paroi annulaire Ã une dimension radiale sensiblement Ã©gale Ã celle de ladite cavitÃ© ; - ledit anneau s'Ã©tend Ã la pÃ©riphÃ©rie de plusieurs cavitÃ©s annulaires adjacentes 15 dudit carter, et comporte des rangÃ©es annulaires de lumiÃ¨res traversantes aptes Ã Ãªtre alignÃ©es radialement avec lesdites cavitÃ©s. La prÃ©sente invention concerne Ã©galement une turbomachine d'aÃ©ronef, comportant au moins un stator tel que dÃ©crit ci-dessus, ledit carter Ã©tant par exemple un carter de compresseur ou de soufflante. 20 BrÃ¨ve description des figures : La prÃ©sente invention sera mieux comprise et d'autres dÃ©tails, caractÃ©ristiques et avantages de la prÃ©sente invention apparaÃ®tront plus clairement Ã la lecture de la description d'un exemple non limitatif qui suit, en rÃ©fÃ©rence aux 25 dessins annexÃ©s sur lesquels : la figure 1 est une demi vue schÃ©matique partielle en perspective d'une turbomachine d'aÃ©ronef, la figure 2 est une vue trÃ¨s schÃ©matique et partielle de face d'un stator selon un premier mode de rÃ©alisation de l'invention, et reprÃ©sente une premiÃ¨re position 30 d'une paroi de fond de ce stator, 3065745 5 la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne de la figure 2, la figure 4 est une vue correspondant Ã la figure 2 et reprÃ©sente une seconde position d'une paroi de fond de ce stator, la figure 5 est une vue en coupe selon la ligne V-V de la figure 4, 5 la figure 6 est une vue en coupe d'un stator selon un second mode de rÃ©alisation de l'invention, et reprÃ©sente une premiÃ¨re position d'un anneau de ce stator, la figure 7 est une vue correspondant Ã la figure 6 et reprÃ©sente une seconde position de l'anneau, 10 la figure 8 est une vue en coupe d'un stator selon un troisiÃ¨me mode de rÃ©alisation de l'invention, et reprÃ©sente une premiÃ¨re position d'un anneau de ce stator, et la figure 9 est une vue correspondant Ã la figure 8 et reprÃ©sente une seconde position de l'anneau. 15 Description d'un mode de rÃ©alisation : La figure 1 reprÃ©sente une partie d'une turbomachine d'aÃ©ronef et plus prÃ©cisÃ©ment d'un compresseur 10 de cette turbomachine. Le compresseur 10 comprend un rotor 12 tournant Ã l'intÃ©rieur d'un stator 14. 20 Le rotor 12 comprend des roues Ã aubes 16 solidaires les unes des autres et entraÃ®nÃ©es en rotation autour d'un axe non reprÃ©sentÃ©. Les roues 16 portent des aubes 18 dont les extrÃ©mitÃ©s radialement internes sont reliÃ©es Ã des disques 20 et dont les extrÃ©mitÃ©s radialement externes, libres, sont entourÃ©es par un carter 22 du stator 14. 25 Le stator 14 comprend en outre des rangÃ©es annulaires d'aubes fixes 24 ou redresseurs, dont les extrÃ©mitÃ©s radialement externes sont reliÃ©es au carter 22. Les extrÃ©mitÃ©s radialement internes des aubes 24 sont Ã©quipÃ©es de blocs 26 de matiÃ¨re abradable qui coopÃ¨rent avec des lÃ©chettes annulaires 28 du rotor 12 en vue de former des joints d'Ã©tanchÃ©itÃ© Ã labyrinthe. 3065745 6 L'ensemble formÃ© par une rangÃ©e annulaire d'aubes fixes 24 et une roue Ã aubes 16 forme un Ã©tage de compression, le compresseur 10 comportant plusieurs Ã©tages de compression dÃ©finissant une veine annulaire d'Ã©coulement de gaz destinÃ© Ã Ãªtre comprimÃ© en vue de l'alimentation de la chambre de combustion de 5 la turbomachine. Comme Ã©voquÃ© dans ce qui prÃ©cÃ¨de, un carter de stator 22, tel que celui reprÃ©sentÃ© Ã la figure 1, peut comprendre au moins une cavitÃ© annulaire dÃ©bouchant radialement vers l'intÃ©rieur et destinÃ©e Ã Ãªtre alignÃ©e radialement avec une roue 16. 10 Les figures suivantes montrent des exemples de rÃ©alisation de l'invention, qui propose des moyens de rÃ©glage d'au moins un paramÃ¨tre dimensionnel d'une telle cavitÃ©, tel que sa dimension radiale ou axiale, de faÃ§on Ã conserver une forme axisymÃ©trique de cette cavitÃ©. Les figures 2 Ã 5 montrent un premier mode de rÃ©alisation de l'invention dans 15 lequel les moyens de rÃ©glage sont configurÃ©s pour ajuster la dimension radiale ou profondeur de la cavitÃ© 30, et comprennent une paroi cylindrique de fond 32 de la cavitÃ©, dont un diamÃ¨tre interne D, D' est variable. La paroi de fond 32 est sectorisÃ©e et comprend plusieurs secteurs de paroi qui sont chacun reliÃ©s Ã des moyens 34 de dÃ©placement en direction radiale des 20 secteurs. Dans l'exemple reprÃ©sentÃ©, des moyens d'Ã©tanchÃ©itÃ© 36 sont prÃ©vus entre des bords circonfÃ©rentiels en regard des secteurs de la paroi 32 Ces moyens d'Ã©tanchÃ©itÃ© 36 comprennent par exemple des languettes s'Ã©tendant le long de premiers bords circonfÃ©rentiels de chaque secteur, et destinÃ©es Ã Ãªtre engagÃ©es 25 par coulissement tangentiel dans des Ã©videments de forme complÃ©mentaire de seconds bords circonfÃ©rentiels en regard de secteurs adjacents. En variante, les moyens d'Ã©tanchÃ©itÃ© peuvent comprend des joints Ã brosse. Les moyens de dÃ©placement 34 sont configurÃ©s pour Ãªtre actionnÃ©s simultanÃ©ment par l'intermÃ©diaire d'un organe annulaire de commande 38 30 s'Ã©tendant autour du carter 22. Ils comprennent ici un bras radial 40 dont une 3065745 7 extrÃ©mitÃ© radialement interne est solidaire d'un secteur de la paroi 32, et dont une extrÃ©mitÃ© radialement externe est reliÃ©e Ã une patte 42 situÃ©e radialement Ã l'extÃ©rieur du carter 22. L'organe 38 peut Ãªtre reliÃ© Ã des cales 44 en forme de coins, qui sont configurÃ©es pour Ãªtre dÃ©placÃ©es par l'organe 38 et pour glisser en 5 direction circonfÃ©rentielle sur une surface cylindrique de ce dernier, et pour agir directement avec les pattes 42. Les cales 44 sont par exemple mobiles en direction tangentielle depuis une premiÃ¨re position reprÃ©sentÃ©e aux figures 2 et 3, dans laquelle la plus petite Ã©paisseur de chaque cale est interposÃ©e entre le carter 20 et la patte 42, et les secteurs de paroi 32 sont situÃ©es Ã la pÃ©riphÃ©rie interne de 10 la cavitÃ© 30 qui a ainsi une profondeur ou dimension radiale minimale voire nulle, jusqu'Ã une seconde position reprÃ©sentÃ©e aux figures 4 et 5, dans laquelle une plus grande Ã©paisseur de chaque cale est interposÃ©e entre le carter 20 et la patte 42, ce qui a entraÃ®nÃ© un dÃ©placement radial des secteurs de paroi 32 Ã la pÃ©riphÃ©rie externe de la cavitÃ© 30 qui a ainsi une profondeur ou dimension radiale 15 maximale. Dans le cas oÃ¹ le carter 22 comprendrait plusieurs cavitÃ©s annulaires 30 adjacentes, on peut prÃ©voir un organe de commande 38 par cavitÃ©, ou pour l'ensemble des cavitÃ©s. Les figures 6 et 7 montrent un second mode de rÃ©alisation de l'invention dans 20 lequel les moyens de rÃ©glage sont configurÃ©s pour ajuster la dimension axiale ou largeur de la cavitÃ© 30. Les moyens de rÃ©glage comprennent un anneau 50 ajourÃ© s'Ã©tendant Ã une pÃ©riphÃ©rie interne de la cavitÃ© 30 et comportant une rangÃ©e annulaire de lumiÃ¨res 52 traversantes. L'anneau 50 est mobile axialement depuis une premiÃ¨re position, 25 reprÃ©sentÃ©e Ã la figure 6, dans laquelle les lumiÃ¨res 52 sont sensiblement alignÃ©es radialement avec la cavitÃ© 30, qui a une largeur maximale L, et une seconde position, reprÃ©sentÃ©e Ã la figure 7, dans laquelle les lumiÃ¨res sont dÃ©calÃ©es radialement de la cavitÃ© qui a une largeur minimale L' voire nulle. 3065745 8 Dans l'exemple reprÃ©sentÃ©, l'anneau 50 s'Ã©tend Ã la pÃ©riphÃ©rie de plusieurs cavitÃ©s annulaires 30 adjacentes du carter 22, et comporte des rangÃ©es annulaires de lumiÃ¨res traversantes 52 aptes Ã Ãªtre alignÃ©es radialement avec ces cavitÃ©s. Les figures 8 et 9 montrent un troisiÃ¨me mode de rÃ©alisation de l'invention, 5 qui diffÃ¨re du prÃ©cÃ©dent mode de rÃ©alisation essentiellement en ce que l'anneau 50 est solidaire d'au moins une paroi annulaire 54 s'Ã©tendant Ã l'intÃ©rieur de la cavitÃ© 30, sensiblement parallÃ¨lement aux parois latÃ©rales de celle-ci. Dans l'exemple reprÃ©sentÃ©, cette paroi 54 a une dimension radiale sensiblement Ã©gale Ã celle de la cavitÃ©. 10 La figure 9 reprÃ©sente une position intermÃ©diaire de l'anneau 50 dans laquelle ses lumiÃ¨res 52 sont en partie alignÃ©es et donc en partie dÃ©calÃ©es par rapport Ã la cavitÃ© 30. Du fait de la prÃ©sence des parois 54, on comprend que la largeur de la cavitÃ© 30 est modifiÃ©e sur toute sa profondeur ou dimension radiale, au contraire du prÃ©cÃ©dent mode de rÃ©alisation ou seule la largeur Ã l'entrÃ©e de la 15 cavitÃ© est rÃ©glable. Dans les modes de rÃ©alisation des figures 6 Ã 9, l'actionnement de l'anneau 50 peut Ãªtre rÃ©alisÃ© au moyen d'un ou plusieurs vÃ©rins Ã mouvement axial par exemple. 20 REVENDICATIONS1. Stator (14) pour une turbomachine d'aÃ©ronef, ledit stator ayant une forme gÃ©nÃ©rale annulaire et Ã©tant destinÃ© Ã s'Ã©tendre autour d'une roue Ã aubes (16) de rotor, ledit stator comportant un carter de rÃ©volution (22) comportant au moins une cavitÃ© annulaire (30) s'Ã©tendant autour d'un axe de rÃ©volution, ladite cavitÃ© dÃ©bouchant radialement vers l'intÃ©rieur par rapport audit axe et Ã©tant destinÃ©e Ã s'Ã©tendre sensiblement autour de ladite roue, caractÃ©risÃ© en ce qu'il comprend des moyens de rÃ©glage d'au moins un paramÃ¨tre dimensionnel de ladite cavitÃ©, tel que sa dimension radiale ou axiale vis-Ã -vis dudit axe de rÃ©volution, de faÃ§on Ã conserver une forme axisymÃ©trique de ladite cavitÃ© vis-Ã -vis dudit axe de rÃ©volution. 2. Stator (14) selon la revendication prÃ©cÃ©dente, dans lequel lesdits moyens de rÃ©glage sont configurÃ©s pour ajuster la dimension radiale ou profondeur de ladite cavitÃ© (30), et comprennent une paroi cylindrique de fond (32) de la cavitÃ©, dont un diamÃ¨tre interne est variable. 3. Stator (14) selon la revendication prÃ©cÃ©dente, dans lequel ladite paroi de fond (32) est sectorisÃ©e et comprend plusieurs secteurs de paroi qui sont chacun reliÃ©s Ã des moyens (34) de dÃ©placement en direction radiale desdits secteurs. 4. Stator (14) selon la revendication prÃ©cÃ©dente, dans lequel lesdits moyens de dÃ©placement (34) sont configurÃ©s pour Ãªtre actionnÃ©s simultanÃ©ment par l'intermÃ©diaire d'un anneau de commande (38) s'Ã©tendant autour dudit carter (22). 5. Stator (14) selon la revendication 3 ou 4, dans lequel des moyens d'Ã©tanchÃ©itÃ© (36) sont prÃ©vus entre des bords circonfÃ©rentiels en regard desdits secteurs de paroi. 6. Stator (14) selon la revendication 1, dans lequel lesdits moyens de rÃ©glage sont configurÃ©s pour ajuster la dimension axiale ou largeur de ladite cavitÃ© (30), et comprennent un anneau (50) ajourÃ© s'Ã©tendant Ã une pÃ©riphÃ©rie interne de ladite cavitÃ© et comportant une rangÃ©e annulaire de lumiÃ¨res (52) traversantes, ledit anneau Ã©tant mobile axialement depuis une premiÃ¨re position dans laquelle 3065745 10 lesdites lumiÃ¨res sont sensiblement alignÃ©es radialement avec ladite cavitÃ© qui a une largeur maximale, et une seconde position dans laquelle lesdites lumiÃ¨res sont dÃ©calÃ©es radialement de ladite cavitÃ© qui a une largeur minimale voire nulle. 7. Stator (14) selon la revendication prÃ©cÃ©dente, dans lequel ledit anneau 5 (50) est solidaire d'au moins une paroi annulaire radiale (54) s'Ã©tendant Ã l'intÃ©rieur de ladite cavitÃ© (30), sensiblement parallÃ¨lement Ã des parois latÃ©rales de celle-ci. 8. Stator (14) selon la revendication prÃ©cÃ©dente, dans lequel ladite paroi annulaire (54) a une dimension radiale sensiblement Ã©gale Ã celle de ladite cavitÃ© (30). 10 9. Stator (14) selon l'une des revendications 6 Ã 8, dans lequel ledit anneau (50) s'Ã©tend Ã la pÃ©riphÃ©rie de plusieurs cavitÃ©s annulaires (30) adjacentes dudit carter (22), et comporte des rangÃ©es annulaires de lumiÃ¨res (52) traversantes aptes Ã Ãªtre alignÃ©es radialement avec lesdites cavitÃ©s. 10. Turbomachine d'aÃ©ronef, comportant au moins un stator (14) selon 15 l'une des revendications prÃ©cÃ©dentes, ledit carter Ã©tant par exemple un carter (22) de compresseur ou de soufflante. 20