Brevet FR3095472A1 — publié le 20201030

Description Titre de l'invention : Elément de rotor de turbomachine Domaine technique de l'invention [0001] L'invention concerne un élément de rotor de turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion. Etat de la technique antérieure [0002] La figure 1 représente une turbomachine 1 à double flux et à double corps. L'axe de la turbomachine est référencé X et correspond à l'axe de rotation des parties tournantes. Dans ce qui suit, les termes axial et radial sont définis par rapport à l'axe X. [0003] La turbomachine 1 comporte, de l'amont vers l'aval dans le sens d'écoulement des gaz, une soufflante 2, un compresseur basse pression 3, un compresseur haute pression 4, une chambre de combustion 5, une turbine haute pression 6 et une turbine basse pression 7. [0004] L'air issu de la soufflante 2 est divisé en un flux primaire 8 s'écoulant dans une veine annulaire primaire 9, et un flux secondaire 10 s'écoulant dans une veine annulaire secondaire 11 entourant la veine annulaire primaire 9. [0005] Lc compresseur basse pression 3, le compresseur haute pression 4, la chambre de combustion 5, la turbine haute pression 6 et la turbine basse pression 7 sont ménagés dans la veine primaire 9. [0006] Lc rotor de la turbine haute pression 6 et le rotor du compresseur haute pression 4 sont couplés en rotation par l'intermédiaire d'un premier arbre de manière à former un corps haute pression. [0007] Lc rotor de la turbine basse pression 7 et le rotor du compresseur basse pression 3 sont couplés en rotation par l'intermédiaire d'un second arbre de manière à former un corps basse pression, la soufflante 2 pouvant être reliée directement au rotor du compresseur basse pression 3 ou par l'intermédiaire d'un train d'engrenage épicycloïdal par exemple. [0008] La turbine basse pression 7 comporte un stator 12 et un rotor 13 apte à pivoter par rapport au stator autour de l'axe X de la turbomachine. [0009] Comme cela est mieux visible à la figure 2, le stator 12 et le rotor 13 comportent chacun une succession de roues aubagées 14, 15, chaque roue aubagée 14 du rotor 12 comportant un disque 16 portant une série d'aubes 17 réparties autour de l'axe X de la turbomachine 1. [0010] En particulier, chaque aube 17 de rotor 13 de la turbine basse pression 7 comporte une pale 18 reliée à une plate-forme radialement externe 19 et à une plate-forme ra- 2 dialement interne 20 délimitant la veine 9 d'écoulement du flux de eaz au sein de la turbine. Des léchettes 21 mieux visibles à la figure 3, s'étendent radialement vers l'extérieur depuis la plate-forme radialement externe 19. Lesdites léchettes 21 coopèrent avec un bloc de matériau abradable 22 porté par le stator 12, de manière à former un joint apte à assurer une étanchéité dynamique en fonctionnement. [0011] Les disques 16 sont reliés entre eux par des viroles annulaires 23 s'étendant axialement. Lesdites viroles 23 portent par ailleurs des anneaux 24 comportant notamment des léchettes 25 venant coopérer avec des blocs de matériau abradable 26 montés en périphérie radialcment interne des roues auhagées de stator. [0012] Les extrémités radialcment externes des léchettes 21, 25 viennent creuser des sillons annulaires dans le bloc de matériau abradable correspondant 22, 26, lors d'une phase de rodage. Cependant, dans certains cas exceptionnels de fonctionnement, les contraintes thermiques et mécaniques exercées notamment sur le rotor 13 peuvent générer un déplacement axial relatif du rotor 13 par rapport au stator 12. Cc façon plus générale, ce déplacement axial est appelé chariotage. Lorsque le chariotage est trop important, les extrémités libres des léchettes 21, 25 peuvent être décalées axialcment hors des sillons, générant un couple de frottement important pouvant entraîner le blocage en rotation du rotor 13 par rapport au stator 12 et l'arrêt de la turbomachine. Ce phénomène de blocage peut également être amplifié par les phénomènes de dilatations différentielles entre le rotor 13 et le stator 12. [0013] L'invention vise à remédier de manière simple, fiable et peu coûteuse à cet in- convénient. Présentation de l'invention [0014] A cet effet, l'invention concerne un élément de rotor de turbomachine, comportant au moins une léchette s'étendant radialcment et destinée à coopérer avec un bloc de matériau abradable, caractérisé en cc que la léchette est déformable élastiquement ou plastiquement dans la direction radiale. [0015] La déformation de la léchette dans la direction radiale permet de réduire le couple de frottement en cas de coincement entre les léchettes et le matériau abradable, de façon à éviter un blocage du rotor et un arrêt de la turbomachine. [0016] La léchette peut présenter, en coupe axiale, une forme générale en S comporttuit un point d'inflexion. [0017] Une telle forme offre une grande souplesse tout en permettant d'assurer de façon fiable la fonction d'étanchéité. [0018] La léchette peut comporter une partie rectiligne radialement interne et une partie rectiligne radialement externe, reliées l'une à l'autre par une partie courbe comportant ledit point d'inflexion. 3 [0019] La léchette peut présenter une épaisseur sensiblement constante. [0020] L'épaisseur de la léchette est sa dimension suivant la normale à la surface amont ou à la surface aval de ladite léchette. Les ternies amont et aval sont définis par rapport au sens de circulation des gaz au sein de la turbomachine. [0021] Ainsi dans le cas d'une partie rectiligne de la léchette s'étendant radialcment, l'épaisseur de la léchette est la dimension de la léchette dans la direction axiale. Dans le cas d'une partie courbe de la léchette, l'épaisseur de la léchette est la dimension de la léchette suivant la perpendiculaire ou la normale à la courbure de léchette. [0022] L'épaisseur de la léchette peut être comprise entre 1 et 4 mm, par exemple entre 2 et 3 mm. [0023] Chaque partie courbe de la léchette peut comporter un rayon de courbure compris entre 1 mm et une valeur égale à 0,7.H ou H est la distance radiale de la léchette, c'est-à-dire la distance radiale entre l'extrémité radialement externe de la léchette et l'extrémité radialement interne de la léchette. [0024] La distance ou hauteur H est par exemple comprise entre 3 et 15 mm. [0025] L'élément de rotor peut comporter au moins deux léchettes, les parties courbes des deux léchettes s'étendant axialement dans des directions opposées l'une par rapport à l'autre. [0026] L'élément de rotor peut comporter au moins deux léchettes, les parties courbes des deux léchettes s'étendant axialement dans la même direction. [0027] L'orientation des parties courbes des deux léchettes peut notamment dépendre de l'encombrement disponible. Si les parties courbes des deux léchettes s'étendent dans la même direction axiale, cela permet de réduire encore les risques de blocage ou de coincement du rotor. [0028] L'invention concerne également une turbine de turbomachine comportant un stator et un rotor, le rotor comportant des roues aubagées comportant chacune un disque à partir duquel s'étendent des aubes réparties sur la périphérie du disque, caractérisé en ce que chaque aube comporte au moins une léchette coopérant avec bloc de matériau abradable porté par un élément de stator, chaque aube formant un élément de rotor du type précité. [0029] L'invention concerne de plus une turbine de turbomachine comportant un stator et un rotor, le rotor comportant des roues aubagées comportant chacune un disque à partir duquel s'étendent des aubes réparties sur la périphérie du disque, les disques étant reliés par l'intermédiaire de viroles s'étendant axialement, un anneau portant des léchettes étant monté sur les viroles, les léchettes coopérant avec un bloc de matériau abradable porté par un élément de stator, l'anneau formant un élément de rotor du type précité. Brève description des figures [0030] [fig.11 est une vue schématique en coupe axiale d'une turbomachine de l'art antérieur, [0031] [fig.21 est une vue en coupe axiale d'une partie de la turbine basse pression de la tur- bomachine de la figure 1, [0032] [fig.31 est une vue de détail illustrant la coopération entre les léchettes d'une aube de la turbine basse pression de l'art antérieur et un bloc de matériau abradable. [0033] [fig.41 est une vue de l'extrémité radialement externe d'une aube formant un élément de rotor selon une forme de réalisation de l'invention, [0034] [fig.51 est une vue correspondant à la figure 5 illustrant schématiquement un procédé de fabrication de l'aube, [0035] [fig.6[ est une vue correspondant à la figure 4, illustrant une autrc forme dc réa- lisation dc l'invention. Description détaillée de l'invention [0036] La figure 3 représente une aube 17 de rotor 13 de turbine basse pression 7 selon une forme de réalisation de l'invention. L'aube 17 comporte une pale 17 reliée à une plate-forme radialement externe 19 et à une plate-forme radialement interne 20 délimitant la veine 9 d'écoulement du flux de gaz au sein de la turbine 7. Des léchettes 21 s'étendent radialement vers l'extérieur depuis la plate-forme radialement externe 19. Les léchettes 21 sont ici au nombre de deux, ce nombre pouvant varier en fonction des applications. Les léchettes 21 sont destinées à coopérer avec un bloc de matériau abradable 22 porté par le stator 12. Les léchettes 21 viennent de matière avec le reste de l'aube 17 mais peuvent être réalisées sous la forme d'éléments distincts fixés à ladite plate-forme radialement externe 19. 100371 Chaque léchette 21 présente une forme générale de S et comporte une partie rectiligne radialement interne 21a et une partie rectiligne radialement externe 21h, reliées l'une à l'autre par une partie courbe 21c comportant un point d'inflexion. 100381 Chaque léchette 21 présente une épaisseur e sensiblement constante. 100391 L'épaisseur e de la léchette 21 est sa dimension suivant la normale à la surface amont ou à la surface aval de ladite léchette 21. Les termes amont et aval sont définis par rapport au sens de circulation des gaz au sein de la turbomachine. 100401 Ainsi dans le cas d'une partie rectiligne 21a, 211) de la léchette 21 s'étendant ra- dialement, l'épaisseur e de la léchette 21 est la dimension de la léchette 21 dans la direction perpendiculaire à la direction d'extension de la partie rectiligne 21 a, 21h. Dans le cas d'une partie courbe 21c de la léchette 21, l'épaisseur e de la léchette 21 est la dimension de la léchette 21 suivant la perpendiculaire ou la normale à la courbure de léchette 21. [0041] L'épaisseur c de la 'échoue 21 peut être comprise entre 1 et 4 mm, par exemple entre 2 et 3 mm. [0042] Chaque partie courbe 21c de la 'échelle 21 peut comporter un rayon de courbure compris entre 1 mm et une valeur égale à 0,7.H ou H est la distance radiale de la léchette 21, c'est-à-dire la distance radiale entre l'extrémité radialement externe de la léchette 21 et l'extrémité radialement interne de la 'échoue 21. La distance ou hauteur H est par exemple comprise entre 3 et 15 mm. [0043] Dans la forme de réalisation illustrée à la figure 4, les parties courbes 21c des deux léchettes 21 s'étendent axialement dans des directions opposées l'une par rapport à l'autre. [0044] Selon une forme de réalisation, les léchettes 21 peuvent être réalisées directement avec le reste de l'aube 17 par fonderie. [0045] En variante, une ébauche de l'aube 17 peut être réalisée par fonderie, les cavités situées radialement à l'intérieur des parties courbes 21c et hachurées à la figure 5 pouvant être obtenues par usinage de l'ébauche. [0046] L'orientation des parties courbes 21c des deux 'échoues 21 peut notamment dépendre de l'encombrement disponible. En particulier, selon une autre forme de réalisation à la figure 6, les parties courbes 21c des deux léchettes 21 peuvent être orientées dans la même direction axiale. Une telle structure permet de réduire encore les risques de blocage ou de coincement du rotor 13. [0047] Par ailleurs, l'invention n'est pas limitée à une aube 17 mais est également applicable à un anneau 24 portant des léchettes 25, similaire à l'anneau 24 représenté à la figure 2. 6 REVENDICATIONS[Revendication 1] Elément (17, 24) de rotor (13) de turbomachine (1), comportant au moins une léchette (21) s'étendant radialement et destinée à coopérer avec un bloc de matériau abradable (22, 26), caractérisé en cc que la léchette (21) est deformable élastiqucment ou plastiquement dans la direction radiale. [Revendication 2] Elément (17, 24) de rotor (13) selon la revendication 1, caractérisé en cc que la léchette (21) présente, en coupe axiale, une forme générale en S comportant un point d'inflexion. [Revendication 3] Elément (17, 24) de rotor (13) selon la revendication 2, caractérisé en ce que la léchette (21) comporte une partie rectiligne radialement interne (21a) et une partie rectiligne radialement externe (21b), reliées l'une à l'autre par une partie courbe (21c) comportant ledit point d'inflexion. [Revendication 4] Elément (17, 24) de rotor (13) selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la léchette (21) présente une épaisseur (e) sensiblement constante. [Revendication 5] Elément (17, 24) de rotor (13) selon la revendication 1 à 4, caractérisé en ce que l'épaisseur (e) de la léchette (21) est comprise entre 1 et 4 mm, par exemple entre 2 et 3 mm. [Revendication 6] Elément (17, 24) de rotor (13) selon la revendication 3 et selon l'une des revendications 1, 2, 4 ou 5, caractérisé en ce que chaque partie courbe (21c) de la léchette (21) comporte un rayon de courbure compris entre 1 mm et une valeur égale à 0,7.1-I ou H est la distance radiale de la léchette (21), c'est-à-dire la distance radiale entre l'extrémité radialement externe de la léchette (21) et l'extrémité radialement interne de la léchette (21). [Revendication 7] Elément (17, 24) de rotor (13) selon la revendication 3 et selon l'une des revendications 1, 2, 4, 5 ou 6, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux léchettes (21), les parties courbes des deux léchettes (21) s'étendant axialement dans (les directions opposées l'une par rapport à l' autre. [Revendication 8] Elément (17, 24) de rotor (13) selon la revendication 3 et l'une des re- vendications 1, 2, 4, 5, ou 6, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux léchettes (21), les parties courbes (21c) des deux léchettes (21) s'étendant axialement dans la même direction. [Revendication 9] Turbine (7) de turbomachine (1) comportant un stator (12) et un rotor (13), le rotor (13) comportant des roues aubagées (14) comportant 7 [Revendication 10] chacune un disque (16) à partir duquel s'étendent des aubes (17) réparties sur la périphérie du disque (16), caractérisé en ce que chaque aube (17) comporte au moins une léchette (21) coopérant avec bloc de matériau abradablc (22) porté par un élément de stator (12), chaque aube (17) formant un élément de rotor (13) selon l'une des revendications 1 à 8. Turbine de turbomachine comportant un stator (12) et un rotor (13), le rotor (13) comportant des roues aubagées (14) comportant chacune un disque (16) à partir duquel s'étendent des aubes (17) réparties sur la périphérie du disque (16), les disques (16) étant reliés par l'intermédiaire de viroles (23) s'étendant axialemcnt, un anneau (24) portant des léchettes (21) étant monté sur les viroles (23), les léchettes (21) coopérant avec un bloc de matériau abradable (26) porté par un élément de stator (12), l'anneau (24) formant un élément de rotor (13) selon l'une des revendications 1 à 8.