Brevet FR3092869A1 — publié le 20200821

Description Titre de l'invention : DISTRIBUTEURS DE TURBOMACHINE COMPORTANT UN INSERT DE CONTACT Domaine technique [0001] L'invention concerne le domaine des distributeurs de turbine, notamment les dis- tributeurs d'une turbomachine. L'invention concerne également un agencement dans un distributeur permettant d'améliorer l'étanchéité d'un tel distributeur. Technique antérieure [0002] Une turbine de turbomachine de type connu comprend notamment un distributeur monté en sortie d'une chambre de combustion de la turbomachine, et une roue à aubes montée rotative en aval du distributeur. [0003] Le distributeur est destiné à redresser un flux de gaz chauds sortant de la chambre de combustion située en amont avant qu'il n'entre en contact avec une roue à aubes. [0004] Le distributeur est formé de plusieurs secteurs comportant deux plateformes de ré- volution coaxiales, une plateforme interne et une plateforme externe, qui délimitent une veine primaire d'écoulement d'un flux d'air dans la turbine. [0005] Des pales fixes s'étendent radialement entre les deux plateformes. [0006] La plateforme externe du distributeur comprend une paroi radiale annulaire comprenant une face d'extrémité axiale qui s'étend en face et à distance d'une face d'extrémité axiale d'une paroi radiale aval d'un carter statorique de la turbine. [0007] La face d'extrémité axiale de paroi radiale amont de la plateforme externe comporte une nervure d'appui s'étendant vers l'aval en faisant saillie axialement par rapport à la face d'extrémité axiale. [0008] La nervure d'appui forme un moyen d'appui axial du distributeur contre la paroi radiale aval du carter statorique et participe à l'étanchéité de la veine primaire. En effet les flux de gaz chauds ne doivent pas s'échapper hors de la veine primaire au risque d'en diminuer les performances. [0009] En fonctionnement, les gaz chauds provenant de la chambre de combustion de la tur- bomachine s'écoulent à travers les pales du distributeur et exercent sur celles-ci une poussée axiale qui sollicite le distributeur vers l'aval. La nervure d'appui annulaire du distributeur vient, par conséquent en appui sur la face de la paroi radiale du carter externe. [0010] La forme de la nervure d'appui permet d'assurer en permanence l'étanchéité de la veine primaire, même en cas de léger basculement vers l'aval de chaque secteur du distributeur autour de son axe de basculement sous l'effet de la poussée des gaz. La zone d'appui entre la nervure d'appui et le carter présente dans la direction axiale un motif 2 en forme de bande. [0011] Cet appui cntraine par conséquent des traces/usures par marquage sur le distributeur et sur le carter qui lui fait face. [0012] Dc fait, il est souvent nécessaire de remplacer ces pièces endommagées ce qui n'est pas souhaitable. [0013] L'invention a pour but dc proposer une turbine dc turbomachine comportant des moyens permettant d'assurer l'étanchéité de la veine primaire entre le distributeur et le carter, qui limite les couts de remplacement et de réparation résultants dc l'usure par contact. Exposé de l'invention [0014] L'invention propose un distributeur d'une turbine de turbomachine disposé autour d'un axe, comprenant une plateforme interne et une plateforme externe entre lesquelles s'étend au moins une pale, la platcforme externe comprenant à une extrémité axiale, une paroi radiale pourvue d'une face d'extrémité axiale destinée à être adjacente selon la direction axiale à une face d'une paroi radiale d'un carter de la turbine, [0015] caractérisé en ce qu'il comporte un insert recouvrant axialement la face d'extrémité axiale dc la paroi radiale de la plateforme externe, et qui est destiné à être en regard et à venir en appui axialement avec ladite face de la paroi radiale du carter de sorte que ledit insert constitue le seul moyen d'appui axial de la face d'extrémité axiale de la paroi radiale de la plateforme externe contre la face de la paroi radiale du carter. [0016] Un insert amovible disposé sur la face d'extrémité axiale dc la paroi radiale de la plateforme externe permet à celui-ci de subir les déformations et usures causés par le contact avec la paroi radiale du carter lui faisant face. Lc fait que cet insert soit amovible permet de simplifier le démontage et de réduire le tout dc remplacement à ce seul insert plutôt que remplacer la plateforme externe ou usiner de nouveau celle-ci. [0017] Dc préférence, l'insert comporte une plaque s'étendant dans un plan radial par rapport à l'axe qui est montée sur la face d'extrémité axiale de la paroi radiale dc la plateforme externe. [0018] Dc préférence, la plaque recouvre l'intégralité de la face d'extrémité axiale de la paroi radiale de la plateforme externe. [0019] De préférence, la plaque porte un tenon s'étendant selon la direction circonférentielle, qui fait saillie axialement vers l'amont par rapport à une face amont de la plaque et qui est reçu dans une rainure formant mortaise formée dans la face d'extrémité axiale de la paroi radiale de la plateforme externe. [0020] De préférence, la longueur circonférentielle du tenon et de la rainure, mesurée par rapport audit axe principal du distributeur, est sensiblement égale, à longueur circonférentielle de la face d'extrémité axiale. 3 100211 De préférence, l'insert comporte des ergots qui font saillie axialement vers l'amont par rapport à une face amont de la plaque et qui sont montés serrés dans des trous axiaux formés dans la paroi radiale. [0022] De préférence, l'insert est réalisé en un matériau présentant un coefficient dc di- latation supérieur au matériau constitutif de la paroi radiale. [0023] De préférence, l'insert comporte deux pattes latérales s'étendant axialemcnt vers l'amont depuis les extrémités cirtonférentie1les de la plaque et dont l'extrémité axiale amont de chaque patte s'appuie contre une face amont de la paroi radiale de la plateforme externe. [0024] De préférence, l'insert comporte un volet externe qui s'étend axialcment depuis une extrémité radiale externe de la plaque en recouvrant l'extrémité radialement externe de la paroi radiale. [0025] L'invention concerne aussi une turhomachinc, notamment une turhomachinc d'aéronef comportant un distributeur selon l'invention. Brève description des dessins [0026] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture dc la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux figures annexées parmi lesquelles : [0027] [fig.1[ est une représentation schématique en section axiale d'une partie de la turbine d'une turhomachinc, montrant la coopération entre la plateforme externe du redresseur et le carter statoriquc [0028] [fig.2[ est une représentation schématique en perspective montrant un insert monté sur la paroi radiale de la plateforme externe ; [0029] [fig.3[ est une vue similaire à celle dc la figure 2, montrant un mode de montage de l'insert sur la paroi radiale de la plateforme externe ; [0030] [fig.4[ est une représentation schématique en perspective d'un insert portant un tenon destiné au montage de l'insert sur la paroi radiale de la plateforme externe ; [0031] [fig.5] est une vue similaire à celle de la figure 4, dans laquelle la longueur du tenon est réduite ; [0032] [fig.6] est une représentation schématique en perspective d'un insert portant des pattes latérales de montage ; 100331 Ifig.71 est une représentation schématique en perspective montrant un insert représenté à la figure 6, monté sur la paroi radiale de la plateforme externe. Description des modes de réalisation [0034] Dans la description qui va suivre, des éléments identiques, similaires ou analogues seront désignés par les mêmes chiffres de référence. [0035] On a représenté à la ligure 1 une turbine 10 de type destinée à être montée dans une turbomachine. [0036] Cette turbine 10 comprend un distributeur 12 monté en sortie d'une chambre de combustion 14 de la turbomachine, et une roue à aubes 16 montée rotative en aval du distributeur 12 autour d'un axe A principal de la turbine 10. [0037] Lc distributeur 12 est en forme d'une couronne et il est de préférence formé par un ensemble de secteurs d'anneau mis circonférentiellement bouts-à-bouts. Le distributeur 12 a pour fonction de redresser un flux de gaz chauds sortant de la chambre de combustion 14 avant qu'il n'entre en contact avec la roue à aubes 16. [0038] Lc distributeur 12 comporte deux plateformes annulaires coaxiales, à savoir une plateforme interne 18 et une plateforme externe 20, qui délimitent une veine primaire 21 d'écoulement du flux de gaz chauds dans la turbine 10. [0039] Des pales 22 fixes sont agencées dans cette veine primaire et elles s'étendent ra- dialement, par rapport à l'axe principal A de la turbine 10, entre la plateforme interne 18 et la plateforme externe 20. Les pales 22 fixes sont réparties régulièrement autour de l'axe principal A de la turbine 10. [0040] La turbine 10 comporte aussi un carter 40 statorique qui est disposé en aval de la plateforme externe 20 externe du distributeur 12 et qui entoure la roue à aubes 16, prolongeant ainsi vers l'aval la partie de la veine primaire 21 qui est délimitée par le distributeur. [0041] La plateforme externe 20 comporte une paroi radiale 50 annulaire qui s'étend axialement en face et à distance d'une paroi radiale aval 42 d'un carter 40 statorique de la turbine. [0042] La paroi radiale 50 de la plateforme externe 20 comporte une face d'extrémité aval 52 qui est située axialement en vis avis d'une face d'extrémité amont 44 de la paroi radiale aval 42 du carter 40. [0043] Un insert 60 recouvre la face d'extrémité aval 52 de la paroi radiale 50 et est destiné à faire face et à venir en appui axialement avec la face d'extrémité amont 44 de la paroi radiale aval 42 du carter 40. [0044] Cet insert 60 forme le seul moyen d'appui axial de la face d'extrémité aval 52 de la paroi radiale 50 de la plateforme externe 20 distributeur 12 contre la face d'extrémité amont 44 de la paroi radiale aval 42 et participe à l'étanchéité de la veine primaire 21. En effet, par cc contact de l'insert 60 contre la face d'extrémité amont 44, les gaz chauds ne peuvent pas s'échapper hors de la veine primaire au niveau de l'interface entre la plateforme externe 20 et le carter 40. [0045] En effet, lors du fonctionnement de la turbomachine, le carter 40 et la plateforme externe 20 se dilatent différemment l'un de l'autre, produisant un déplacement relatif de ceux-ci. [0046] En fonctionnement, les gaz chauds provenant de la chambre de combustion 14 de la turbomachine s'écoulent au travers du distributeur 12 et exercent sur les pales 22 une poussée axiale qui sollicite le distributeur 12 vers l'aval. Le distributeur 12 vient par conséquent en appui axialement vers l'aval contre la paroi radiale 42 du carter externe 40. [0047] Cet appui du distributeur 12 contre la paroi radiale 42 du carter externe 40 est mis en oeuvre par l'insert 60 qui est ainsi comprimé axialcment entre la paroi radiale 50 de la plateforme externe 20 et la paroi radiale 42 du carter 40. [0048] La forme et les dimensions de l'insert 60 sont définies pour assurer en permanence l'étanchéité de la veine primaire 21, même en cas de léger basculement vers l'aval de chaque secteur du distributeur 12 autour de son axe de basculement 29 sous l'effet de la poussée des gaz. [0049] Selon un mode de réalisation préféré, l'insert 60 recouvre en totalité la face d'extrémité aval 52 de la paroi radiale 50. [0050] Ainsi, comme on peut le voir notamment à la figure 2, l'insert 60 est en forme d'un secteur d'anneau centré sur l'axe principal A de la turbine 10, dont l'étendue circonférentielle est égale à l'étendue circonférentielle de la face d'extrémité aval 52 de la paroi radiale 50 et dont la dimension radiale est égale à celle de la face d'extrémité aval 52 de la paroi radiale 50. [0051] Ainsi, le contact entre la paroi radiale 50 de la plateforme externe 20 et la paroi radiale 42 du carter 40 peut s'exercer sur toute la superficie de la face d'extrémité aval 52 de la paroi radiale 50. [0052] L'insert est principalement constitué d'une plaque 62 plane qui s'étend dans un plan radial, c'est-à-dire un plan perpendiculaire à l'axe principal A de la turbine 10 et il comporte des moyens pour le montage de l'insert 60 sur la paroi radiale 50 qui sont fixés à cette plaque 62. [0053] Dans la description qui va suivre on fera référence à différents modes de montage de l'insert 60 sur la paroi radiale 50 de la platefonne externe 20. [0054] Comme on l'a représenté aux figures 1 à 3, la paroi radiale 50 porte en outre sur sa face amont 51 une pluralité de lamelles d'étanchéité 54 agencées circonférentiellement bout à bout et réparties sur les secteurs du distributeur 12. Ces lamelles d'étanchéité 54 6 s'étendent radialement au-delà de l'extrémité radialement externe de la paroi radiale 50 et coopèrent avec une nervure d'étanchéité 56 formée en saillie vers l'amont sur la paroi radiale aval 42 du carter externe 40. [0055] Chaque lamelle d'étanchéité 54 est fixée à la paroi radiale 50 par des pions axiaux 55 qui sont montés dans des trous axiaux 58 formés dans la paroi radiale 50. [0056] Ici, comme on peut le voir à la figure 3, chaque paroi radiale comporte deux trous axiaux 58. [0057] Selon un premier mode de réalisation des moyens de montage de l'insert 60 sur la paroi radiale 50 de la plateforme externe 20, l'insert 60 comporte des ergots 64 qui font saillie axialcment vers l'amont par rapport à une face amont de la plaque 62. [0058] Ces ergots 64 sont destinés à être montés serrés dans les trous axiaux 58 de la paroi radiale 50. [0059] De préférence, le matériau ou l'alliage constitutif de l'insert 60 est choisi pour que son coefficient de dilatation soit supérieur au coefficient de dilatation de la plateforme externe 20. Ainsi, lors du fonctionnement de la turbomachine, en s'échauffant la plateforme externe 20 et l'insert 60 se dilatent de façon différentes de sorte que le diamètre des ergots 64 augmente plus que le diamètre des trous axiaux 58. Il en résulte un serrage plus important des ergots 64 dans les trous axiaux 58. [0060] A titre d'exemple non limitatif, la plateforme externe 20 et l'insert 60 sont réalisés en alliages à hase de cobalt et/ou de nickel en utilisant des proportions différentes des matériaux constituant ces alliages de sorte à obtenir des coefficients de dilatation différents. [0061] On a représenté aux figures 4 et 5 un autre mode de montage de l'insert 60 sur la paroi radiale 50 de la plateforme externe 20 par un système communément appelé à tenon et mortaise. [0062] Selon ce mode de réalisation, l'insert 60 comporte un tenon 66 s'étendant selon la direction circonférentielle, qui fait saillie axialement vers l'amont par rapport à une face amont de la plaque 62. [0063] Ce tenon 66 est destiné à être reçu dans une gorge (non représentée) de section com- plémentaire à la section du tenon 66 et qui est formée dans la face d'extrémité aval 52 de la paroi radiale 50. [0064] Ici, la section du tenon 66, prise selon un plan passant par l'axe principal A, est en forme de T comportant une base s'étendant axialement vers l'amont et deux branches s'étendant radialement vers l'intérieur et l'extérieur, respectivement, à partir de l'extrémité amont de la base. [0065] La section de la gorge recevant ce tenon 66 est donc elle aussi en forme de T. [0066] Selon un premier aspect de ce mode de réalisation représenté à la figure 4, la longueur circonférentielle du tenon 66 est sensiblement égale à la longueur circonfé- 7 rentielle dc la paroi radiale 50. Il sera compris que cette définition de "sensiblement égale" inclue une différence dc longueurs circonférentieIIcs d'environ 10% de la longueur circonfércnticllc de la paroi radiale 50. [0067] Selon un deuxième aspect de cc mode dc réalisation représenté à la figure 4. la longueur circonfércnticllc du tenon 66 est inférieure à la longueur circonfércnticllc de la paroi radiale 50. [0068] De préférence, la longueur circonfércnticllc du tenon 66 est inférieure à la moitié de la longueur circonfércnticllc de la paroi radiale 50 et le tenon 66 est disposé au niveau d'une extrémité circonfércnticllc de la paroi radiale 50. [0069] On a représenté aux figures 6 et 7 un troisième mode de montage de l'insert 60 sur la paroi radiale 50 de la plateforme externe 20 par cmhoitcmcnt élastique. [0070] L'insert 60 comporte deux pattes latérales 68 dont chacune s'étend axialcmcnt vers l'amont depuis l'une des deux extrémités cireonférentiéI1es 62A de la plaque 62 et dont l'extrémité axiale amont de chaque patte 68 est repliée circonférentiellement pour s'appuyer contre la face amont 51 de la paroi radiale 50 de la plateforme externe 20. [0071] L'insert 60 comporte aussi un volet extérieur 70 qui s'étend axialcmcnt vers l'amont depuis l'extrémité radialement externe 62E de la plaque et qui recouvre radialemcnt un bord d'extrémité radiale externe de la paroi radiale 50 de la plateforme externe 20. 8 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5] [Revendication 6]