Brevet FR3081498A1 — publié le 20191129

Arrière-plan de l'invention La présente invention se rapporte au domaine général des joints labyrinthe d'une turbomachine, et plus particulièrement aux léchettes d'étanchéité des rotors d'une turbomachine. Il est connu de former un labyrinthe d'étanchéité, également appelé joint labyrinthe, entre le rotor et le stator d'une turbomachine avec des ailettes, appelées léchettes, situées sur le rotor est qui sont dirigées vers une face du stator recouverte par une couche de matériau abradable. Par matériau abradable on désigne ici le fait que le matériau est prévu pour s'user par abrasion lors de contact avec les léchettes. Les léchettes permettent d'assurer les étanchéités aérodynamiques entre des enceintes d'air sous des pressions différentes. 15 Ainsi, les léchettes sont par exemple situées au sommet des aubes mobiles de turbine. Afin de limiter l'usure des léchettes provoquée par la pénétration des léchettes dans le matériau abradable, lesdites léchettes sont généralement munies d'un revêtement abrasif afin de durcir lesdites 20 léchettes. Par abrasif on désigne ici un revêtement qui est prévu pour user par abrasion la couche abradable lors du contact avec ladite couche abradable. Toutefois, les léchettes actuelles rencontrent plusieurs problèmes. En effet, il est difficile de mesurer l'épaisseur du revêtement 25 abrasif déposé sur les léchettes lors d'une inspection afin de contrôler que la léchette est toujours apte à être utilisée. De plus, lorsque le revêtement abrasif de la léchette est endommagée, il peut être difficile de réparer ledit revêtement, ce qui peut provoquer un endommagement de ladite léchette et engendrer la mise au rebus la pièce comprenant la léchette, comme par 30 exemple une aube de turbine, alors que le reste de la pièce est conforme. En outre, le dépôt du revêtement abrasif sur les léchettes peut également rencontrer des problèmes, car des zones du rotor doivent être protégées lors du dépôt de la couche abrasive, ce qui complexifie le procédé de dépôt du revêtement abrasif sur les léchettes. 35 2 Objet et résumé de l'invention La présente invention a donc pour but principal de pallier de tels inconvénients en proposant d'utiliser une plaque sacrificielle qui est fixée au sommet de la léchette. 5 Selon un premier aspect, l'invention propose un joint labyrinthe de turbomachine comprenant un rotor et un stator, le stator comprenant une couche de matériau abradable, le rotor comprenant au moins une léchette située en regard de ladite couche de matériau abradable, caractérisé en ce que le rotor comprend une plaque sacrificielle qui est 10 rapportée et qui est fixée à un sommet de ladite au moins une léchette. Cette plaque sacrificielle permet de remplacer le dépôt de la couche abrasive au sommet de la léchette afin de protéger ladite léchette lors du frottement avec la couche de matériau abradable du stator. Cette plaque sacrificielle rapportée offre l'avantage de faciliter les opérations de maintenance des léchettes du rotor. En effet, lorsque la plaque sacrificielle est usée, il suffit de la remplacer par une nouvelle plaque sacrificielle, ce qui permet d'éviter de mettre au rebut un rotor à cause de l'usure d'une léchette. De plus, cette plaque sacrificielle offre l'avantage de simplifier la fabrication du rotor car il n'est plus nécessaire de protéger certaines zones du rotor. Le joint labyrinthe peut également comprendre les caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison suivant les possibilités techniques : - un revêtement abrasif est déposé sur la plaque sacrificielle, le 25 revêtement abrasif possédant une dureté supérieure à la dureté de la plaque sacrificielle ; - le revêtement abrasif est en céramique, par exemple en zircon yttriée ; - la plaque sacrificielle est en métal, par exemple en stellite ; 30 - la plaque sacrificielle est brasée ou soudée au sommet de la au moins une léchette, ou bien est fixée par une liaison glissière au sommet de la au moins une léchette, ou bien dans lequel la plaque sacrificielle est fixée par pinçage au sommet de la au moins une léchette ; - le rotor comprend une pluralité de léchettes décalées axialement selon 35 un axe de rotation du rotor, la plaque sacrificielle recouvrant le sommet d'une pluralité de léchettes ; 3 - le rotor comprend une pluralité de léchettes réparties angulairement autour d'un axe de rotation du rotor, ledit rotor comprenant une pluralité de plaques sacrificielles qui forme chacune un secteur d'anneau et qui sont chacune fixées au sommet d'une léchette ; 5 - le rotor comprend une pluralité de léchettes réparties angulairement autour d'un axe de rotation du rotor, la plaque sacrificielle étant un anneau continu. Selon un deuxième aspect, l'invention propose une turbomachine comprenant un joint labyrinthe selon l'une quelconque des 10 caractéristiques précédentes. Selon un troisième aspect, l'invention propose une méthode de fabrication d'un joint labyrinthe selon l'une des caractéristiques précédentes, comprenant une étape de fixation de la plaque sacrificielle au sommet de la léchette. 15 La méthode de fabrication peut également comprendre une étape de dépôt d'un revêtement abrasif sur la plaque sacrificielle, le revêtement abrasif comprenant une dureté supérieure à la dureté de la plaque sacrificielle. Selon un quatrième aspect, l'invention propose une méthode de 20 réparation d'un joint labyrinthe selon l'une quelconque des caractéristiques précédentes, comprenant une étape de retrait d'une plaque sacrificielle usagée fixée à un sommet d'une léchette, et une étape de fixation d'une nouvelle plaque sacrificielle audit sommet de ladite léchette. Brève description des dessins D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. Sur les figures : - la figure 1 représente un exemple de joint labyrinthe dans lequel le rotor est formé par une aube mobile de turbine d'une turbomachine comprenant des léchettes à son sommet ; - la figure 2 représente une vue détaillée des léchettes du sommet de l'aube de la figure 1; - les figures 3a, 3b et 3c représentent schématiquement trois variantes possibles de la fixation d'une plaque sacrificielle ; 4 - la figure 4 représente une vue schématique d'une variante possible dans laquelle la plaque sacrificielle recouvre plusieurs léchettes ; - les figures 5a, 5b et 5c représentent schématiquement trois variantes possibles de couverture de la léchette ; 5 - les figures 6a et 6b représentent schématiquement deux variantes possibles de la formation de la plaque sacrificielle ; - la figure 7 représente une vue schématique d'une disposition possible de la plaque sacrificielle de la plaque au sommet de la léchette. 10 Description détaillée de l'invention La figure 1 représente un joint labyrinthe) formé d'une part par une aube 1 mobile de turbine d'une turbomachine qui comprend des léchettes 2 au sommet 11 de l'aube 1, et d'autre part par une paroi de veine 4 qui comprend une couche de matériau abradable 41 situé en 15 regard des léchettes 2 de l'aube 1. L'invention n'est toutefois pas limitée à un rotor formé par une aube de turbine, l'invention peut s'appliquer sur tout type de joint labyrinthe formé par un rotor et un stator. Comme illustré sur la figure 2, les léchettes 2 comprennent un 20 sommet 21 et deux parois latérales 22. Les léchettes 2 peuvent être droites ou inclinées. Le sommet 21 d'au moins une léchette 2, de préférence toutes les léchettes 2, est recouvert par une plaque sacrificielle 3. La plaque sacrificielle 3 est une plaque rapportée qui est fixée au sommet 21 de la léchette 2. La plaque sacrificielle 3 comprend une 25 première face en contact avec la léchette 2, et une deuxième face opposée à la première face et qui est dirigée vers l'extérieur du rotor et vers la couche de matériau abradable 41 du joint labyrinthe). La plaque sacrificielle 3 peut également recouvrir au moins une des parois latérales 22 des léchettes 2. La plaque sacrificielle 3 permet de protéger la léchette 30 2 recouverte lors des contacts avec la couche de matériau abradable 41 du labyrinthe d'étanchéité. Typiquement, la plaque sacrificielle 3 peut comprendre une épaisseur comprise entre 0,1 et 2 millimètres. La plaque sacrificielle 3 offre l'avantage de pouvoir facilement être remplacée lorsque ladite plaque sacrificielle 3 est usée suite aux frottements avec la 35 couche de matériau abradable 41, contrairement à la solution consistant à déposer un revêtement au sommet de la léchette. 5 La plaque sacrificielle 3 peut être en métal, comme par exemple en stellite, en WaspaloyC) ou en Inconel®. La couche de matériau abradable 41 peut être un polymère, par exemple en gomme de silicone ou en époxy, ou bien en métal déposé par 5 brasage, ou bien un métal obtenu par frittage. La couche de matériau abradable 41 peut également être une couche céramique ou une couche métallique formée par projection thermique. La plaque sacrificielle 3 peut en outre être recouverte par un revêtement abrasif. Le revêtement abrasif est déposé sur la deuxième 10 face de la plaque sacrificielle 3, afin que le revêtement abrasif entre en contact avec la couche de matériau abradable du labyrinthe d'étanchéité et ainsi protège la plaque sacrificielle 3. Le revêtement abrasif comprend une dureté supérieure à la dureté du matériau de la plaque sacrificielle 3. Le revêtement abrasif peut être en céramique, notamment en zircone 15 yttriée ou en T800. De préférence, le revêtement abrasif est déposé sur la plaque sacrificielle 3 avant la fixation de ladite plaque sacrificielle 3 sur la léchette 2. En effet, cela permet de se dispenser des étapes de pose de protections sur le rotor autour de la léchette 2 afin de protéger les parties du rotor qui 20 ne doivent pas être recouvertes par le revêtement abrasif. Cela permet également de faciliter le procédé de dépôt du revêtement car il n'est plus nécessaire d'utiliser un outillage complexe pour maintenir en position le rotor lors du dépôt du revêtement abrasif. Comme illustrées aux figures 3a, 3b et 3c, la plaque sacrificielle 25 3 peut être fixée au sommet de la léchette 2 suivant plusieurs méthodes possibles. La figure 3a illustre une variante selon laquelle la plaque sacrificielle 3 est soudée ou brasée au sommet de la léchette 2, la référence 3a illustrant une ligne de soudure ou de brasure à l'interface 30 entre la léchette 2 et la plaque sacrificielle 3. La figure 3b illustre une variante selon laquelle la plaque sacrificielle 3 est fixée par une liaison glissière au sommet de léchette 2. Pour former la liaison glissière, des fentes peuvent être par exemple creusées dans les parois latérales 22 de la léchette 2 et les extrémités de 35 la plaque sacrificielle 3 sont glissées dans les fentes. 6 La figure 3c illustre une variante selon laquelle la plaque sacrificielle 3 est fixée par pinçage au sommet de la léchette 2. Pour ce faire, la plaque sacrificielle 3 est montée serrée sur la léchette 2, les extrémités de la plaque sacrificielle 3 pinçant les parois latérales 22 de la 5 léchette 2. La figure 4 représente une variante possible dans laquelle le rotor comprend une pluralité de léchettes 2 qui sont réparties le long du rotor selon l'axe de la turbomachine. Lorsque le rotor comprend une pluralité de léchettes 2, la plaque sacrificielle 3 peut recouvrir le sommet 10 21 de plusieurs léchettes 2. Comme représenté sur les figures 5a, 5b et 5c, la léchette 2 peut être recouverte par une ou plusieurs plaques sacrificielles 3, permettant ainsi de remplacer uniquement la ou les plaques sacrificielles 3 endommagées lors d'une opération de maintenance, facilitant ainsi les 15 opérations de maintenance. La figure 5a représente une variante selon laquelle la léchette 2 est recouverte par une unique plaque sacrificielle 3. La plaque sacrificielle 3 recouvre le sommet 21 et les parois latérales 22 comme visible sur la figure 5a. Toutefois la plaque sacrificielle 3 peut recouvrir le sommet 21 et 20 uniquement une seule paroi latérale 22, ou bien la plaque sacrificielle 3 peut recouvrir uniquement le sommet 21 de la léchette 2. La figure 5b représente une variante selon laquelle la léchette 2 est recouverte d'une part par une première plaque sacrificielle 31 qui recouvre le sommet 21 et une unique face latérale 22, et d'autre part par 25 une deuxième plaque sacrificielle 32 qui recouvre l'autre paroi latérale 22. La figure 5c représente une variante selon laquelle la léchette 2 est recouverte par une première plaque sacrificielle 31, une deuxième plaque sacrificielle 32 et une troisième plaque sacrificielle 33. Dans cette variante, la première plaque sacrificielle 31 recouvre uniquement le 30 sommet 21 de la léchette 2, la deuxième plaque sacrificielle 32 et la troisième plaque sacrificielle 33 recouvrent chacune une face latérale 22. Les figures 6a et 6b sont des représentations schématiques d'une vue du rotor selon l'axe de la turbomachine dans lesquelles seules les léchettes 2 et la ou les plaque(s) sacrificielle(s) 3 sont représentées. 35 L'axe de la turbomachine correspond à l'axe du rotor. Comme visible sur les figures 6a et 6b, le rotor comprend une pluralité de léchettes 2 7 réparties angulairement autour de l'axe de la turbomachine de sorte à former des secteurs d'anneau. La figure 6a représente une variante selon laquelle la plaque sacrificielle 3 est un anneau continu qui recouvre le sommet des léchettes 2. 5 La figure 6b représente une variante selon laquelle le rotor comprend une pluralité de plaque sacrificielle 3 qui forme chacune un secteur d'anneau qui est fixé au sommet 21 d'une léchette 2, chaque léchette 2 étant recouverte à son sommet 21 par un secteur d'anneau. Par ailleurs, le rotor peut comprendre plusieurs rangées de 10 léchettes 2 réparties angulairement autour de l'axe du rotor, comme illustré sur la figure 6a ou 6b, chaque rangée étant formée par une pluralité de léchettes 2 alignées suivant l'axe de rotor, comme illustré sur la figure 4. Dans les variantes illustrées précédemment, la plaque 15 sacrificielle 3 recouvre toute la surface du sommet 21 de la léchette 2. Toutefois, comme illustré sur la figure 7, la plaque sacrificielle 3 peut recouvrir qu'une portion du sommet 21 de la léchette 2. La plaque sacrificielle 3 recouvre au moins un tiers de la longueur X de la léchette 2, permettant ainsi de protéger la léchette 2 des contacts avec la couche de 20 matériau abradable du joint labyrinthe. La léchette 2 possède une première extrémité 2a et une deuxième extrémité 2b. Comme illustré sur la figure 7, par rapport au sens de rotation du rotor (ici l'aube 1), la première extrémité 2a est située en amont et la deuxième extrémité 30b est située 2en aval. 25 De préférence, comme illustré sur la figure 7, la plaque sacrificielle 3 est située du côté de la première extrémité 2a de la léchette 2, l'extrémité aval par rapport au sens de rotation. Une telle caractéristique permet d'améliorer REVENDICATIONS1. Joint labyrinthe (J) de turbomachine comprenant un rotor et un stator, le stator comprenant une couche de matériau abradable (41), le rotor comprenant au moins une léchette (2) située en regard de ladite couche de matériau abradable (41), caractérisé en ce que le rotor comprend une plaque sacrificielle (3) qui est rapportée et qui est fixée à un sommet (21) de ladite au moins une léchette (2). 2. Joint labyrinthe (J) selon la revendication 1, dans lequel un revêtement abrasif est déposé sur la plaque sacrificielle (3), le revêtement abrasif possédant une dureté supérieure à la dureté de la plaque sacrificielle (3). 3. Joint labyrinthe (J) selon la revendication 2, dans lequel le revêtement abrasif est en céramique, par exemple en zircon yttriée. 4. Joint labyrinthe (J) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la plaque sacrificielle (3) est en métal, par exemple en stel lite. 5. Joint labyrinthe (J) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la plaque sacrificielle (3) est brasée ou soudée au sommet (21) de la au moins une léchette (2), ou bien est fixée par une liaison glissière au sommet de la au moins une léchette, ou bien dans lequel la plaque sacrificielle (3) est fixée par pinçage au sommet de la au moins une léchette (2). 6. Joint labyrinthe (J) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le rotor comprend une pluralité de léchettes (2) décalées axialement selon un axe de rotation du rotor, la plaque sacrificielle (3) recouvrant le sommet d'une pluralité de léchettes (2). 7. Joint labyrinthe (J) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le rotor comprend une pluralité de léchettes (2) réparties 9 angulairement autour d'un axe de rotation du rotor, ledit rotor comprenant une pluralité de plaques sacrificielles (3) qui forme chacune un secteur d'anneau et qui sont chacune fixées au sommet (21) d'une léchette (2). 5 8. Joint labyrinthe (J) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le rotor comprend une pluralité de léchettes (2) réparties angulairement autour d'un axe de rotation du rotor, la plaque sacrificielle (3) étant un anneau continu qui recouvre le sommet (21) des léchettes 10 (2). 9. Turbomachine comprenant un joint labyrinthe (J) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8. 15 10. Méthode de fabrication d'un joint labyrinthe (J) selon l'une des revendications 1 à 8, comprenant une étape de fixation de la plaque sacrificielle (3) au sommet (21) de la léchette (2). 11. Méthode selon la revendication 10, comprenant une étape de 20 dépôt d'un revêtement abrasif sur la plaque sacrificielle (3), le revêtement abrasif comprenant une dureté supérieure à la dureté de la plaque sacrificielle. 12. Méthode de réparation d'un joint labyrinthe (J) selon l'une 25 quelconque des revendications 1 à 8, comprenant une étape de retrait d'une plaque sacrificielle (3) usagée fixée à un sommet d'une léchette (2), et une étape de fixation d'une nouvelle plaque sacrificielle (3) audit sommet (21) de ladite léchette (2).