Brevet FR3082550A1 — publié le 20191220

ENSEMBLE DE TURBOMACHINE DOMAINE [1] La présente invention concerne un ensemble de turbomachine ainsi qu'une turbomachine équipée d'un tel ensemble. CONTEXTE [2] Classiquement, une turbomachine comprend d'amont en aval, une soufflante, un compresseur basse pression puis un compresseur haute pression, une chambre de combustion débouchant dans une turbine haute pression puis une turbine basse pression. [003] La turbine basse pression 10, comme représentée en figure 1, comprend une pluralité d'étages chacun formé d'une rangée 12 annulaire amont d'aubes mobiles 16 ou roue et d'une rangée 14 annulaire aval d'aubages fixes 18. Les aubes mobiles 16 comprennent des pieds 19 chacun engagé dans une alvéole de la périphérie radialement externe d'un disque 20. Les alvéoles étant délimitées latéralement par des nervures 21 du disque 20. Chaque aube mobile 16 comprend aussi une plate-forme 22 intercalée entre la pale 24 et le pied 19 de l'aube. Les aubes fixes sont assemblées par secteur angulaire comprenant chacun environ six ou sept aubes 18 et les secteurs sont assemblées les uns aux autres en aval de la rangée 12 annulaire d'aubes mobiles. Chaque aube fixe 18 comprend une plate-forme 26 reliant la pale 28 à un support 30 de panneau abradable 32. Les plates-formes 22, 26 des aubes mobiles 16 et des aubes fixes 18 forment ensemble une paroi annulaire interne d'écoulement du flux d'air primaire (flèche A). [004] Pour limiter les fuites entre les secteurs d'aubages fixes, il est connu de former des fentes dans les bords circonférentiels en vis-à-vis des secteurs adjacents, ces fentes 34a, 34b, 34c recevant des languettes d'étanchéité permettant de réduire les circulations parasites d'air ou fuites d'air entre les 2 secteurs d'aubages fixes (flèches B). Toutefois, cela ne s'avère pas tout à fait satisfaisant puisque le montage est long et compliqué à réaliser et l'étanchéité obtenu est imparfaite, des circulations d'air persistants. De plus, le nombre important de languettes d'étanchéité complique fortement le 5 montage pour les opérateurs. On notera que si le problème d'étanchéité entre les secteurs d'aubes fixes a déjà été traité, ce n'est pas le cas pour les rangées 12 annulaires d'aubes mobiles où il existe des recirculations d'air entre les plates-formes 22 d'aubes mobiles 16 ainsi qu'en amont des rangées 12 annulaire d'aubes mobiles et entre deux aubes mobiles 10 consécutives (figures 1 et 2). [5] L'invention propose d'apporter une solution simple, efficace et économique au problème précitées. RESUME DE L'INVENTION [6] A cette fin, elle propose un ensemble de turbomachine comprenant 15 une rangée annulaire d'aubes mobiles comportant une pluralité d'aubes chacune engagée axialement et retenue radialement vers l'extérieur dans une alvéole de la périphérie externe d'un disque et une rangée annulaire d'aubes fixes comportant une pluralité de secteurs angulaires ayant chacun une pluralité d'aubes fixes, lesdites rangées annulaires d'aubes mobiles et 20 fixes comprenant des plates-formes délimitant ensemble une paroi annulaire radialement interne d'écoulement d'un flux d'air annulaire primaire, caractérisé en ce qu'au moins une tôle annulaire d'étanchéité est appliquée sur les faces amont ou aval de l'une de la rangée annulaire d'aubes mobiles et de la rangée annulaire d'aubes fixes, ladite tôle s'étendant radialement 25 vers l'intérieur depuis les dites plates-formes. [7] Selon l'invention, une tôle annulaire est disposée sur une face amont ou aval d'une rangée annulaire d'aubes fixes ou mobiles afin de limiter les circulations d'air entre des aubes mobiles ou entre des secteurs d'aubes fixes. Une telle tôle s'avère simple à mettre en oeuvre puisque celle-ci peut 3 être appliquée depuis l'amont sur la face amont ou depuis l'aval sur la face aval. [8] De préférence, la rangée annulaire d'aubes mobiles et la rangée annulaire d'aubes fixes forme un étage de turbomachine, lesdites deux 5 rangées d'aubes mobiles et d'aubes fixes comprenant chacune une tôle annulaire agencée sur leurs faces amont et aval et s'étendant radialement vers l'intérieur depuis lesdites plates-formes. [9] Dans une configuration particulière relative à la rangée annulaire d'aubes mobiles, lorsque celle-ci comprend au moins une tôle annulaire 10 amont agencée sur sa face amont, on peut réaliser une pluralité d'ouvertures dans la tôle annulaire amont débouchant chacune axialement dans un espace délimité radialement entre une nervure du disque, les plates-formes de la rangée d'aubes mobiles et circonférentiellement entre deux pieds adjacents... De cette manière, on assure une alimentation en air de 15 refroidissement des nervures du disque, des pieds d'aubes et des alvéoles recevant les pieds d'aubes. Ce montage est particulièrement intéressant dans le cas d'une turbine, plus spécifiquement basse pression. [10] On comprend que la rangée annulaire d'aubes mobiles peut comprendre une tôle annulaire aval agencée sur la face aval, ladite tôle 20 annulaire comprenant une ou plusieurs ouvertures formées en vis-à-vis des extrémités aval des pieds des aubes mobiles. On réalise ainsi un guidage optimal de l'écoulement d'air depuis l'amont des pieds d'aubes jusqu'à leurs extrémités aval. [11] Selon une autre caractéristique, l'extrémité radialement externe de 25 ladite au moins une tôle comprend un rebord annulaire qui est élastiquement déformable en direction radiale et qui est contraint élastiquement dans une encoche annulaire radiale formée dans l'épaisseur des plates-formes. [12] Le rebord annulaire formé sur la tôle permet de retenir axialement la tôle sur la rangée annulaire d'aubes. L'intégration de l'encoche dans l'épaisseur de la plate-forme évite d'impacter l'écoulement d'air dans la veine annulaire d'air primaire. On comprend que toutes les tôles annulaires ne sont 4 pas nécessairement bloquées de la manière décrite précédemment bien que cela pourrait être le cas. [13] Selon une autre caractéristique, chaque tôle peut être bloquée radialement vers l'intérieur et radialement vers l'extérieur par coopération de 5 formes entre la tôle et ladite face de la rangée annulaire d'aubes sur laquelle elle est appliquée. [14] Chaque tôle peut être monobloc et s'étendre sur 360° ou être sectorisé, en deux secteurs angulaires par exemple, de préférence de 180° chacun. 10 [015] Dans une réalisation de l'invention, la rangée annulaire d'aubes fixes comprenant une tôle annulaire amont appliquée sur sa face amont et une tôle annulaire aval appliquée sur sa face aval, chaque secteur angulaire d'aubes fixes comprenant un secteur de paroi annulaire radiale de jonction des plates formes à un secteur d'anneau de support d'un secteur 15 d'abradable, ladite rangée annulaire d'aubes fixes étant dépourvue de languettes d'étanchéité reliant les dites extrémités circonférentielles de deux secteurs de paroi annulaire radiale adjacent. Cela permet de simplifier le montage en réduisant le nombre de languettes nécessaires. [16] L'invention concerne également une turbine, plus particulièrement 20 une turbine basse pression pour turbomachine, comprenant un ensemble tel que décrit ci-dessus. Elle concerne aussi une turbomachine, telle qu'un turboréacteur à double flux, comprenant un ensemble du type précédemment décrit ou une turbine telle qu'évoquée. [17] L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques 25 et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES la figure 1, déjà décrite précédemment, est une vue schématique en coupe axiale d'un étage de turbine selon la technique antérieure ; 5 la figure 2, déjà décrite précédemment, est une vue schématique en perspective d'une partie d'une rangée annulaire d'aubes mobiles de la turbine de la figure 1 ; la figure 3 est une vue schématique en coupe axiale d'un étage de 5 turbine selon l'invention ; la figure 4 est une vue en perspective et de face d'une rangée annulaire d'aubes mobiles de l'étage de turbine de la figure 3. DESCRIPTION DETAILLEE [18] On se réfère maintenant à la figure 3 qui représente un étage de 10 turbine ou ensemble selon l'invention qui comprend une rangée 36 annulaire d'aubes mobiles amont portée reliée à une virole 38 portant des léchettes 50 et une rangée 40 annulaire d'aubes fixes aval portée extérieurement par un carter de la turbine (non représenté). Comme cela est visible, chaque secteur d'aubes fixes ou secteur de distributeur puisqu'il s'agit d'une turbine, 15 comprend un secteur de plate-forme 42 relié par un secteur de paroi radiale 44 à un secteur d'anneau 46 portant intérieurement un secteur 48 de matériau abradable. Comme évoqué précédemment, la virole 38 porte des léchettes 50 annulaires qui coopèrent à étanchéité en rotation avec la succession circonférentielle de secteurs 48 d'abradable. Chaque secteur 44 20 de paroi radiale porte des béquets 52, 54 de parois axiales s'étendant vers l'amont et vers l'aval et formant un labyrinthe limitant les réintroductions de gaz chauds à l'intérieur de la turbomachine. [19] De manière similaire à ce qui a été décrit en référence à la figure 1, les plates-formes 56 de la rangée 36 annulaire d'aubes mobiles 58 et les 25 plates-formes 42 de la rangée 40 annulaire d'aubes 60 fixes coopèrent ensemble pour former une paroi annulaire interne canalisant le flux d'air primaire (flèche A). Chaque plate-forme 56 d'aube mobile est relié à des parois radiales amont 62 et aval 64 se prolongeant à chacune à leur son extrémité opposée à la plate-forme 56 par un becquet 66, 68 s'étendant vers 6 l'amont et vers l'aval, respectivement. On observe également que les aubes mobiles 58 comprennent chacune un crochet 70 formé à l'extrémité aval du pied d'aube dans lequel est engagé un organe annulaire 72. L'organe annulaire est engagé dans un crochet 74 du disque 20 afin de bloquer 5 axialement les aubes 58 sur le disque 20. [20] On remarque que des organes d'étanchéité appelés « bonbons » sont montés entre les aubes, dans des cavités latérales en regard des plates-formes des aubes. Chaque bonbon 21 est monté entre deux aubes circonférentiellement adjacentes et comprend une partie d'extrémité 10 circonférentielle logée dans la cavité latérale d'une plate-forme et une partie d'extrémité circonférentielle opposée logée dans la cavité latérale en regard d'une plate-forme circonférentiellement adjacente. [21] Comme représenté en figure 3, la rangée annulaire 36 d'aubes 58 mobiles et la rangée 40 annulaire d'aubes 60 fixes sont recouvertes sur leurs 15 faces amont et aval par des tôles d'étanchéité annulaires. Bien que cela ne soit pas représenté aux figures, la présente description concerne également le cas où seule l'une de la rangée 36 annulaire d'aubes mobiles et de la rangée 40 annulaire d'aubes fixes comprend une tôle annulaire d'étanchéité. On remarque les tôles amont 76a, 78a et les tôles aval 76b, 78b ont une 20 forme correspondant à la face de la rangée d'aubes sur laquelle elle est appliquée de manière à assurer une bonne retenue radiale de celle-ci sur la rangée concernée et réaliser une bonne étanchéité comme cela apparaitra ci-après. [22] Comme cela est bien visible sur la figure 3, la rangée 36 annulaire 25 d'aubes mobiles comprend une tôle annulaire amont 76a appliquée sur les parois radiales amont 62, les becquets amont 66 et la face amont du disque 20 et les faces amont des pieds d'aubes. Elle comprend aussi une tôle annulaire aval 76b appliquée sur les parois radiales aval 64, les béquets aval 68, les crochets 70 des aubes et les crochets 74 du disque 20 ainsi que sur 30 l'organe 72 de retenu. On observe que les tôles amont 76a et aval 76b s'étendent radialement vers l'intérieur depuis les plates-formes 56 7 auxquelles les tôles amont 76a et 76b aval sont fixées axialement comme cela apparaitra ultérieurement. [023] la figure 3 illustre également que la rangée 40 annulaire d'aubes fixes 60 comprend une tôle annulaire amont 78a et une tôle annulaire aval 78b. 5 La tôle annulaire amont 78a s'étend radialement depuis les extrémités amont des secteurs de plates-formes 42 jusqu'aux secteurs d'anneau 46 et recouvre le béquet amont 52. De même, la tôle annulaire aval 78b s'étend radialement depuis les extrémités aval des secteurs de plates-formes 42 jusqu'aux secteurs d'anneau 46 et recouvre le béquet aval 54. 10 [024] On comprend aisément que les tôles amont 76a, 76b et aval 78a, 78b des rangées 36, 40 annulaires d'aubes mobiles 58, et fixes 60 sont bloquées radialement par coopération de forme. En effet, les tôles 76a, 76b, 78a, 78b ont une forme leur permettant d'épouser les formes des faces amont et aval des rangées d'aubes et notamment les formes des extrémités des plates- 15 formes et les formes des béquets. Egalement, chaque tôle 76a, 76b, 78a, 78b comprend à son extrémité radialement externe un rebord annulaire 80 élastiquement déformable ayant une forme sensiblement cylindrique et orientée vers l'aval pour les tôles amont 76a, 78a et vers l'amont pour les tôles aval 76b, 78b. Les extrémités libres de ces rebords 80 sont contraintes 20 élastiquement dans rainures annulaires 81, qui peuvent être dans une réalisation de forme cylindrique . Ces rainures annulaires sont formées dans l'épaisseur des extrémités axiales des plates-formes 42, 56.Dans une autre réalisation, une rainure annulaire pourrait être remplacée par une pluralité d'encoches coopérant avec autant de doigt formées avec le rebord annulaire 25 81 d'une tôle. [025] Comme cela est représenté sur la figure 3, la tôle annulaire amont 76a et la tôle annulaire aval 76b peuvent être pincées ou serrées, respectivement, entre une virole annulaire 83 et la face amont du disque 20 et entre la virole annulaire 38 portant les léchettes 50 et la face aval du disque 30 20. Egalement, la tôle annulaire amont 78a et la tôle annulaire aval 78b comprennent chacune un rebord annulaire 85 à leur extrémité radialement 8 interne, ce rebord annulaire 85 coopérant avec le support 46 d'abradable pour le blocage radial de la tôle. On note que le rebord annulaire 85 de la tôle amont 78a est engagé dans une rainure du support 46 alors que le rebord annulaire 85 de la tôle aval 78b recouvre simplement une face 5 radialement interne du support 46. [26] On comprend que l'on choisira le moyen d'accrochage pour chaque tôle qui est en pratique le plus facilement intégrable à l'environnement, par exemple en fonction de l'écart disque-aube. [27] La figure 4 représente la tôle annulaire amont 76a de la rangée 36 10 annulaire d'aubes mobiles 58. Comme cela est bien visible, la tôle annulaire 76a comprend une pluralité d'ouverture 82 débouchant chacune axialement dans un espace délimité radialement entre une nervure 21 du disque 20, les plates-formes 56 de la rangée d'aubes mobiles et circonférentiellement entre deux pieds 19 adjacents. Cet agencement permet d'éviter un échauffement 15 des nervures 21 du disque 20 et des pieds 19 des aubes . La tôle annulaire aval 76b peut également comprendre des ouvertures de sortie d'air de refroidissement. [28] L'intégration de tôles annulaires 76a, 76b, 78a, 78b permet de limiter les réintroductions d'air chaud radialement à l'intérieur de la veine en 20 comparaison de la technique antérieure. De plus, l'utilisation de tôles annulaires au niveau de la rangée annulaire d'aubes fixes permet de réduire le nombre de languettes d'étanchéité nécessaires. En effet, habituellement, trois languettes sont nécessaires pour réaliser l'étanchéité inter-secteurs d'aubages fixes, une première languette radialement externe joignant deux 25 bords circonférentiels de deux secteurs de plates-formes 42, une seconde languette joignant deux parois radiales 44 adjacentes en vis-à-vis circonférentiel et une troisième languette joignant les secteurs d'anneau 46 circonférentiellement adjacents. L'invention permet ainsi de supprimer au moins les secondes languettes de la technique antérieure (figure 1) puisque 30 l'étanchéité est réalisée par les tôles amont 78a et aval 78b. 9 [29] Les tôles annulaires amont 76a, 78a et aval 76b, 78b décrites précédemment peuvent être monobloc et s'étendre sur 360° ou bien être sectorisées en deux secteurs angulaires, de préférence de 180° chacun. [30] Si l'invention a été décrite en relation avec une turbine basse pression, 5 on comprend qu'il serait possible d'intégrer des tôles annulaires telles que décrites ci-dessus à d'autres REVENDICATIONS1. Ensemble (10) de turbomachine comprenant une rangée (36) annulaire d'aubes mobiles (58) comportant une pluralité d'aubes (58) chacune engagée axialement et retenue radialement vers l'extérieur dans une alvéole de la périphérie externe d'un disque (20) et une rangée (40) annulaire d'aubes fixes (60) comportant une pluralité de secteurs angulaires ayant chacun une pluralité d'aubes fixes, lesdites rangées (36, 40) annulaires d'aubes mobiles et fixes comprenant des plates-formes (42, 56) définissant ensemble une paroi annulaire radialement interne d'écoulement d'un flux d'air annulaire primaire, caractérisé en ce qu'au moins une tôle annulaire (76a, 76b, 78a, 78b) d'étanchéité est appliquée sur les faces amont ou aval de l'une de la rangée (36, 40) annulaire d'aubes mobiles et de la rangée annulaire d'aubes fixes, ladite tôle (76a, 76b, 78a, 78b) s'étendant radialement vers l'intérieur depuis les dites plates-formes (42, 56). 2. Ensemble selon la revendication 1, dans lequel la rangée (36) annulaire d'aubes mobiles (58) et la rangée (40) annulaire d'aubes fixes forme un étage de turbomachine et dans lequel lesdites deux rangées (58, 40) d'aubes mobiles et d'aubes fixes comprennent chacune une tôle annulaire amont (76a, 78a) et aval (76b, 78b) s'étendant radialement vers l'intérieur depuis lesdites plates-formes (42, 56). 3. Ensemble selon la revendication 1 ou 2, dans lequel, la rangée (36) annulaire d'aubes mobiles (58) comprenant au moins une tôle annulaire amont (76a) agencée sur sa face amont, ladite tôle annulaire amont (76a) comprend une pluralité d'ouvertures (82) débouchant chacune axialement dans un espace délimité radialement entre une nervure (21) du disque (20), les plates-formes (56) de la rangée d'aubes mobiles et circonférentiellement entre deux pieds (19) adjacents. 4. Ensemble selon l'une revendications 1 à 3, dans lequel la rangée (36) annulaire d'aubes mobiles comprend une tôle annulaire aval (76b) agencée sur sa face aval, ladite tôle annulaire (76b) comprenant une 11 pluralité d'ouvertures (82) débouchant chacune axialement dans un espace délimité radialement entre une nervure du disque (20), les plates-formes (56) de la rangée d'aubes mobiles et circonférentiellement entre deux pieds (19) adjacents. 5 5. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel l'extrémité radialement externe de ladite au moins une tôle (76a, 76b, 78a, 78b) comprend un rebord annulaire (80) qui est élastiquement déformable en direction radiale et qui est contraint élastiquement dans une encoche annulaire radiale formée dans l'épaisseur des plates-formes (42, 56). 10 6. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel ladite au moins une tôle (76a, 76b, 78a, 78b) est bloquée radialement vers l'intérieur et radialement vers l'extérieur par coopération de formes entre la tôle et ladite face de la rangée (26, 40) annulaire d'aubes sur laquelle elle est appliquée. 15 7. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel ladite au moins une tôle (76a, 76b, 78a, 78b) est monobloc et s'étend sur 360° ou est sectorisé en deux secteurs angulaires, de préférence de 180° chacun. 8. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel, la 20 rangée (40) annulaire d'aubes fixes comprenant une tôle annulaire amont (78a) appliquée sur sa face amont et une tôle annulaire aval (78b) appliquée sur sa face aval, chaque secteur angulaire d'aubes fixes comprenant un secteur de paroi annulaire radiale (44) de jonction des plates-formes (42) à un secteur d'anneau (46) de support d'un secteur (48) d'abradable, ladite 25 rangée annulaire d'aubes fixes (40) étant dépourvue de languettes d'étanchéité reliant les dites extrémités circonférentielles de deux secteurs (44) de paroi annulaire radiale adjacent. 9. Turbine, plus particulièrement turbine basse pression pour turbomachine, caractérisée en ce qu'elle comprend un ensemble selon l'une 30 des revendications 1 à 8. 12 10. Turbomachine, telle qu'un turboréacteur à double flux, caractérisée en ce qu'elle comprend un ensemble selon l'une des revendications 1 à 8 ou une turbine selon la revendication 9.