Brevet FR3082879A1 — publié le 20191227

JOINT D'ETANCHEITE A LABYRINTHE POUR UNE TURBOMACHINE D'AERONEF 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 dont l'étanchéité dynamique 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 de stator 16 qui les entoure. Les contacts avec les éléments abradables 18 peuvent être évités ou au contraire recherchés par exemple pour minimiser 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 2 gauche à droite dans les dessins. Cela crée des turbulences dans le flux de gaz qui génèrent des pertes de charge et améliorent ainsi l'étanchéité du joint. Au niveau de chaque léchette 12 à franchir, le flux de gaz est 5 perturbé une première fois lorsqu'il impacte le corps de la léchette (flèche F1). Le flux de gaz franchit le jeu entre le sommet de la léchette 12 et l'élément abradable 18 qui l'entoure, ce flux étant réduit de la valeur J grâce à la perturbation créée par la léchette, puis est perturbé une seconde fois (flèche F2) suite à l'augmentation brusque de la section de passage 10 après traversée de la léchette. Plus le nombre de léchettes 12 est important, plus cela génère de turbulences dans le flux de gaz, et plus l'étanchéité du joint est améliorée. La présente invention propose un perfectionnement à cette technologie pour améliorer l'étanchéité du joint d'étanchéité de façon 15 simple, efficace et économique. EXPOSE DE L'INVENTION L'invention propose un joint d'étanchéité à labyrinthe pour une turbomachine, en particulier d'aéronef, comportant un élément de rotor s'étendant autour d'un axe, et un élément de stator s'étendant autour de 20 l'élément de rotor, l'élément de rotor comportant deux léchettes annulaires s'étendant radialement vers l'extérieur et entourées par au moins un élément abradable porté par ledit élément de stator, caractérisé en ce que plusieurs cavités de passage de gaz sont disposées circonférentiellement les unes à côté des autres entre les deux léchettes qui sont reliées entre 25 elles par des cloisons de liaison, et en ce qu'au moins une desdites léchettes comporte au moins une ouverture axiale de passage de gaz débouchant dans au moins certaines desdites cavités. La présente invention peut utiliser seulement deux léchettes pour assurer l'étanchéité entre un rotor et un stator. Ces léchettes peuvent 30 remplacer une multitude de léchettes annulaires adjacentes de la technique antérieure, ce qui est avantageux. 3 Les cavités de passage d'air sont situées entre les léchettes (ou entre deux parois annulaires, respectivement amont et aval, de la léchette lorsqu'on considère qu'elle est unique) et sont disposées circonférentiellement. Elles débouchent radialement vers l'extérieur, en 5 regard de l'élément abradable et sont délimitées intérieurement par un fond ou une surface annulaire s'étendant entre les léchettes et qui est de préférence cylindrique. Ces cavités définissent ou font partie de « baignoires » dans lesquelles des flux de gaz peuvent circuler et sont avantageusement 10 perturbés ou pressurisés. Au niveau de chaque léchette à franchir, le flux de gaz est perturbé une première fois lorsqu'il impacte le corps de la léchette amont. Le flux de gaz franchit le jeu radial au sommet de la léchette amont et pénètre et circule dans les cavités où il est perturbé une seconde fois et peut subir 15 divers phénomènes (perturbations, pressurisation, tourbillons, etc.). Ces phénomènes créent des turbulences qui améliorent les performances du joint d'étanchéité. Le flux de gaz poursuit sa course puis est perturbé une troisième fois du fait notamment de l'augmentation de la section de passage après traversée de la léchette aval. 20 L'invention permet ainsi d'augmenter de manière significative le niveau d'étanchéité du joint. Le joint selon l'invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : 25 - lesdites cloisons s'étendent sensiblement axialement entre les léchettes et définissent entre elles des secteurs d'espace de passage de gaz, lesdits secteurs d'espace étant découpés par des parois de séparation pour former lesdites cavités, - au moins une des cavités est formée par plusieurs parois de séparation 30 qui l'entourent, 4 - lesdites parois de séparation ont une hauteur ou dimension radiale par rapport audit axe au plus égale à celle desdites léchettes, - lesdites léchettes et lesdites cloisons ont une même hauteur ou dimension radiale par rapport audit axe, 5 - lesdites léchettes comprennent une léchette amont et une léchette aval, la léchette amont comportant seule des ouvertures axiales de passage de gaz qui débouchent dans des cavités ou secteurs d'espace, ou les léchettes amont et aval comportant toutes les deux des ouvertures axiales de passage de gaz qui débouchent dans des cavités ou secteurs d'espace, 10 - la léchette amont comprend au moins une, de préférence une à trois, ouvertures de passage de gaz, qui débouche dans chaque cavité ou secteur d'espace, - la léchette amont comprend une seule ouverture de passage de gaz qui débouche dans chaque cavité ou secteur d'espace, et la léchette aval 15 comprend une seule ouverture de passage de gaz qui débouche dans chaque cavité ou secteur d'espace, ces ouvertures étant circonférentiellement décalées l'une de l'autre, - ledit élément de rotor comprend un disque dont la périphérie externe est reliée à deux flasques annulaires, respectivement amont et aval, cette 20 périphérie externe comportant une surface cylindrique externe sur lesquelles sont formées en saillie lesdites léchettes. La présente invention concerne encore une turbomachine, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un joint tel que décrit ci-dessus. 25 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 description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : 30 - la figure 1 est une demi-vue schématique en coupe axiale d'un joint d'étanchéité à labyrinthe de turbomachine, selon la technique antérieure ; S - les figures 2 et 3 sont des vues schématiques à plus grandes échelles de détails de la figure 1 ; - la figure 4 est une demi-vue schématique partielle en coupe axiale d'un joint d'étanchéité à labyrinthe de turbomachine, selon l'invention ; 5 - la figure 5 est une vue schématique en perspective et en coupe axiale d'un élément de rotor du joint de la figure 4 ; - la figure 6 est une vue schématique de dessus de l'élément de rotor du joint de la figure 4 ; - les figures 7 et 8 sont des vues similaires à celles des figures 5 et 6 et 10 illustrant une variante de réalisation de l'invention ; et - les figures 9 et 10 sont des vues similaires à celles des figures 5 et 6 et illustrant une autre variante de réalisation de l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE Les figures 1 à 3 ont été décrites dans ce qui précède. 15 Les figures 4 à 6 représentent un premier mode de réalisation d'un joint 100 d'étanchéité à labyrinthe pour une turbomachine, en particulier d'aéronef. Le joint 100 comporte un élément de rotor 114 tournant autour d'un axe de rotation, qui n'est pas visible et qui sera désigné par A, et un 20 élément de stator 116 s'étendant autour de l'élément de rotor 114. Dans l'exemple représenté, l'élément de stator 116 est un distributeur de turbine qui comprend deux viroles annulaires entre lesquelles s'étend une rangée annulaire d'aubes de stator 120. Seule la virole radialement interne 122 est ici visible. Cette virole a une forme 25 générale cylindrique ou tronconique et porte à sa périphérie interne un élément annulaire abradable 118 qui entoure avec un faible jeu radial J l'élément de rotor 114. Cet élément de rotor 114 est ici un disque de rotor. Il comprend une paroi annulaire 114a s'étendant autour de l'axe et ajourée en son centre. 30 Comme cela est visible à la figure 5, cette paroi a en section une forme en c REVENDICATIONS1. Joint d'étanchéité à labyrinthe (100) pour une turbomachine, en particulier d'aéronef, comportant un élément de rotor (114) s'étendant autour d'un axe (A), et un élément de stator (116) s'étendant autour de l'élément de rotor (114), l'élément de rotor (114) comportant deux léchettes (112a, 112b) annulaires s'étendant radialement vers l'extérieur et entourées par au moins un élément abradable (118) porté par ledit élément de stator (116), caractérisé en ce que plusieurs cavités (132a, 132b) de passage de gaz sont disposées circonférentiellement les unes à côté des autres entre les deux léchettes (112a, 112b) qui sont reliées entre elles par des cloisons (126) de liaison, et en ce qu'au moins une desdites léchettes (112a, 112b) comporte au moins une ouverture axiale (128, 130) de passage de gaz débouchant dans au moins certaines desdites cavités (132a, 132b). 2. Joint (100) selon la revendication précédente, dans lequel lesdites cloisons (126) s'étendent sensiblement axialement entre les léchettes et définissent entre elles des secteurs d'espace (124a, 124b) de passage de gaz, lesdits secteurs d'espace (124a, 124b) étant découpés par des parois (132) de séparation pour former lesdites cavités (132a, 132b). 3. Joint (100) selon la revendication précédente, dans lequel au moins une des cavités (132a, 132b) est formée par plusieurs parois (132) de séparation qui l'entourent. 4. Joint (100) selon la revendication précédente, dans lequel lesdites parois (132) de séparation ont une hauteur (H2) ou dimension radiale par rapport audit axe (A) au plus égale à celle (H1) desdites léchettes (112a, 112b). 5. Joint (100) selon l'une des revendications 2 à 4, dans lequel lesdites léchettes (112a, 112b) et lesdites cloisons (126) ont une même hauteur (H1) ou dimension radiale par rapport audit axe (A). 12 6. Joint (100) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel lesdites léchettes (112a, 112b) comprennent une léchette amont (112a) et une léchette aval (112b), la léchette amont (112a) comportant seule des ouvertures axiales (128) de passage de gaz qui débouchent dans des 5 cavités (132a, 132b) ou secteurs d'espace (124a, 124b), ou les léchettes amont et aval (112a, 112b) comportant toutes les deux des ouvertures axiales (128, 130) de passage de gaz qui débouchent dans des cavités (132a, 132b) ou secteurs d'espace (124a, 124b). 7. Joint (100) selon la revendication précédente, dans lequel la léchette 10 amont (112a) comprend au moins une, de préférence une à trois, ouvertures (128) de passage de gaz, qui débouche dans chaque cavité (132a, 132b) ou secteur d'espace (124a, 124b). 8. Joint (100) selon la revendication précédente, dans lequel la léchette amont (112a) comprend une seule ouverture (128) de passage de gaz qui 15 débouche dans chaque cavité (132a, 132b) ou secteur d'espace (124a, 124b), et la léchette aval (112b) comprend une seule ouverture (130) de passage de gaz qui débouche dans chaque cavité (132a, 132b) ou secteur d'espace (124a, 124b), ces ouvertures étant circonférentiellement décalées l'une de l'autre. 20 9. Joint (100) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit élément de rotor (114) comprend un disque dont la périphérie externe est reliée à deux flasques annulaires (114a, 114b), respectivement amont et aval, cette périphérie externe comportant une surface cylindrique externe (122) sur lesquelles sont formées en saillie 25 lesdites léchettes (112a, 112b). 10. Turbomachine, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un joint (100) selon l'une des revendications précédentes.