Brevet FR3100560A1 — publié le 20210312

L’invention concerne un ensemble comportant au moins un premier secteur (21) d’anneau (17) de turbine (7) et un second secteur (21) d’anneau (17) de turbine (7), les deux secteurs (21) étant disposés de façon adjacente l’un par rapport à l’autre, chaque secteur (21) s’étendant sur une portion angulaire autour d’un axe X, chaque secteur (21) comportant une partie radialement externe (22) comprenant des moyens de fixation aptes à permettre la fixation du secteur (21) à un carter de turbine et une partie radialement interne (23) comportant un matériau abradable destiné à coopérer avec des léchettes ou des sommets d’aubes mobiles de la turbine (7), la partie radialement externe (22) comportant une première extrémité circonférentielle comportant une première fente (25a) et une seconde extrémité circonférentielle comportant une seconde fente (25b). Ensemble pour une turbine de turbomachine Domaine technique de l’invention L’invention concerne un ensemble pour une turbine de turbomachine, telle par exemple qu’un turboréacteur ou un turbopropulseur. Etat de la technique antérieure 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. 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. 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 10. Le 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. Le 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 12 de manière à former un corps haute pression. Le 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 13 de manière à former un corps basse pression, la soufflante 2 pouvant être reliée directement au rotor du compresseur basse pression 3 ou bien par l’intermédiaire d’un train d’engrenage épicycloïdal par exemple. Comme cela est mieux visible à la figure 2, la turbine basse-pression 7 comporte en particulier différents étages successifs comportant des roues mobiles 14 et des parties fixes. La roue mobile comporte un disque 15 au niveau duquel sont montées des aubes 16. Les extrémités des aubes 16 sont entourées d’un anneau fixe 17 en matériau abradable, ledit anneau 17 étant fixé sur le carter 18 de la turbine. Des distributeurs 19 sont situés en aval des roues mobiles 14. Les distributeurs 19 et les anneaux 17 sont montés sur le carter par l’intermédiaire de brides ou de crochets 20 s’étendant depuis la surface radialement interne du carter 18. Chaque anneau 17 est sectorisé, c’est-à-dire est composé de plusieurs secteurs angulaires 21 agencés de façon contiguë. Un secteur 21 d’anneau 17 est représenté à la figure 3. Chaque secteur 21 comporte une partie radialement externe 22 et une partie radialement interne formée par un bloc de matériau abradable 23 fixé, par exemple par brasage, sur la surface radialement interne 24 de la partie externe 22. Les extrémités circonférentielles du support comportent des fentes 25 dans lesquelles sont montées des languettes d’étanchéité 26 s’étendant entre les secteurs 21, comme illustré à la figure 4. L’utilisation de secteurs permet de compenser les effets de dilatation thermique en fonctionnement et les languettes permettent d’éviter ou de limiter les fuites de gaz chaud en dehors de la veine primaire. Le montage des languettes entre les secteurs est relativement fastidieux, du fait notamment des faibles dimensions des languettes et des fentes. Un tel montage peut générer des erreurs de montage ainsi que des oublis de montage de certaines languettes. Par ailleurs, les fentes sont généralement réalisées par électroérosion par enfonçage, un tel procédé étant également appelé EDM (Electrical Discharge Machining). Un tel procédé est relativement long et coûteux à mettre en œuvre. Enfin, il existe un risque de perte d’une languette en fonctionnement du fait des mouvements relatifs et des efforts entre les différents éléments, la languette pénétrant alors dans la veine primaire et pouvant dégrader les parties de la turbomachine situées en aval. L’invention vise à remédier à ces inconvénients, de manière simple, fiable et peu onéreuse. Présentation de l’invention A cet effet, l’invention concerne un ensemble comportant au moins un premier secteur d’anneau de turbine et un second secteur d’anneau de turbine, les deux secteurs étant disposés de façon adjacente l’un par rapport à l’autre, chaque secteur s’étendant sur une portion angulaire autour d’un axe X, chaque secteur comportant une partie radialement externe comprenant des moyens de fixation aptes à permettre la fixation du secteur à un carter de turbine et une partie radialement interne comportant un matériau abradable destiné à coopérer avec des léchettes ou des sommets d’aubes mobiles de la turbine, la partie radialement externe comportant une première extrémité circonférentielle comportant une première fente et une seconde extrémité circonférentielle comportant une seconde fente, la seconde extrémité circonférentielle étant opposée à la première extrémité circonférentielle, ledit ensemble comportant une languette d’étanchéité comportant une première partie engagée dans la première fente du premier secteur et une seconde partie engagée dans la seconde fente du second secteur, caractérisé en ce que la première partie de la languette comporte une extrémité circonférentielle élargie de plus grande dimension radiale que le reste de la première partie de la languette, l’extrémité élargie étant engagée dans une zone élargie de la première fente, ladite zone élargie de la première fente présentant une dimension radiale plus importante que le reste de la première fente. De cette manière, la languette est maintenue dans la première fente, ce qui évite les pertes de languettes en fonctionnement et réduit le risque de dégradation de la turbomachine. La languette et/ou la partie radialement externe au moins de chaque secteur peut être réalisée par fabrication additive. La languette et les fentes peuvent être conçues pour autoriser un débattement angulaire de la languette dans la première fente, compris entre 0,2 et 1,5 ° autour d’un axe parallèle à l’axe X et passant par l’extrémité circonférentielle élargie de la languette. Ledit débattement angulaire est par exemple compris entre 0,5 et 0,7 °. Un tel débattement permet de s’adapter aux mouvements relatifs entre les secteurs adjacents, dus notamment aux phénomènes de dilatations différentielles et aux efforts générés en fonctionnement. L’extrémité circonférentielle élargie de la languette peut présenter une section, selon un plan radial, de forme générale circulaire ou polygonale. Le diamètre externe de ladite section circulaire ou polygonale peut être compris entre 1,5 et 5 fois l’épaisseur, c’est-à-dire la dimension radiale, du reste de la languette. Le diamètre externe est défini comme le diamètre de la section lorsque celle-ci est circulaire ou comme le diamètre circonscrit de la section lorsque celle-ci est polygonale, c’est-à-dire comme le diamètre du cercle passant par les sommets du polygone correspondant. Bien entendu, les sommets de ladite section polygonale peuvent présenter des congés arrondis ou des chanfreins. Le diamètre externe peut être compris entre 2 et 10 mm, par exemple de l’ordre de 4 mm. L’épaisseur du reste de la languette peut être sensiblement constante. Ladite épaisseur du reste de la languette peut être comprise entre 0,5 et 2 mm, par exemple de l’ordre de 1 mm. La zone élargie de la première fente peut présenter une section, selon un plan radial, de forme générale circulaire ou polygonale. La zone élargie de la première fente peut présenter une section carrée ou rectangulaire. Bien entendu, les sommets de ladite section peuvent présenter des congés arrondis ou des chanfreins. La dimension radiale de la zone élargie de la première fente est par exemple comprise entre 1,5 et 2 mm. La dimension circonférentielle de la première fente peut être comprise entre 0,1 et 5 fois la dimension circonférentielle de la seconde fente. La dimension circonférentielle de la première fente est par exemple comprise entre 2 et 3,5 mm, par exemple de l’ordre de 2,2 mm. La dimension circonférentielle de la seconde fente est par exemple comprise entre 5 et 20 mm, par exemple de l’ordre de 10 mm. Le jeu radial de montage entre la languette et chacune des fentes est par exemple compris entre 0,2 et 1 mm, par exemple de l’ordre de 0,4 mm. L’invention concerne également un anneau de turbine comportant plusieurs ensembles du type précité, dans lequel les secteurs sont agencés de façon contiguë de façon à former ledit anneau, une languette d’étanchéité étant montée entre deux secteurs adjacents, pour chaque paire de secteurs adjacents de l’anneau. L’invention concerne également une turbine, par exemple une turbine basse pression, comportant un anneau selon la revendication du type précité. L’invention concerne également une turbomachine, telle par exemple qu’un turboréacteur ou un turbopropulseur d’avion, comportant une turbine du type précité. L’invention concerne également un procédé de fabrication d’un ensemble du type précité, caractérisé en ce que chaque secteur et/ou chaque languette est réalisé par fabrication additive. Un tel procédé permet de réduire le coût et le temps de fabrication du secteur. Le procédé de fabrication additive est par exemple un procédé de type frittage ou fusion sélective de poudre, à l’aide d’un faisceau laser ou d’un faisceau d’électrons. Un tel procédé comprend généralement une étape durant laquelle est déposée, sur un plateau de fabrication, une première couche de poudre d'un métal, d'un alliage métallique ou de céramique d'épaisseur contrôlée, puis une étape consistant à chauffer avec un moyen de chauffage (un faisceau laser ou un faisceau d'électrons) une zone prédéfinie de la couche de poudre, et de procéder en répétant ces étapes pour chaque couche supplémentaire, jusqu'à l'obtention, tranche par tranche, de la pièce finale. Un outillage et un procédé de fabrication d'une pièce par fusion sélective ou frittage sélectif de poudre sont par exemple décrits dans la demande de brevet français FR 3 030 323 au nom de la Demanderesse. La partie radialement interne dudit secteur peut être un bloc de matériau abradable fixé par exemple par brasage à la partie radialement externe du secteur. Brève description des figures est une vue en coupe axiale d’un turboréacteur à double flux de l’art antérieur, est une vue en coupe axiale d’une partie du turboréacteur de l’art antérieur, illustrant notamment la turbine basse pression, est une vue en perspective d’un secteur d’anneau de turbine de l’art antérieur, est une vue de détail et en perspective illustrant une partie d’un anneau de turbine sectorisé de l’art antérieur, est une vue de détail et en perspective illustrant une partie d’un anneau de turbine sectorisé selon une forme de réalisation de l’invention, est une vue de détail de l’anneau de turbine de la figure 5. Ensemble comportant au moins un premier secteur (21) d’anneau (17) de turbine (7) et un second secteur (21) d’anneau (17) de turbine (7), les deux secteurs (21) étant disposés de façon adjacente l’un par rapport à l’autre, chaque secteur (21) s’étendant sur une portion angulaire autour d’un axe X, chaque secteur (21) comportant une partie radialement externe (22) comprenant des moyens de fixation aptes à permettre la fixation du secteur (21) à un carter de turbine et une partie radialement interne (23) comportant un matériau abradable destiné à coopérer avec des léchettes ou des sommets d’aubes mobiles de la turbine (7), la partie radialement externe (22) comportant une première extrémité circonférentielle comportant une première fente (25a) et une seconde extrémité circonférentielle comportant une seconde fente (25b), la seconde extrémité circonférentielle étant opposée à la première extrémité circonférentielle, ledit ensemble comportant une languette d’étanchéité (26) comportant une première partie engagée dans la première fente (25a) du premier secteur (21) et une seconde partie engagée dans la seconde fente (25b) du second secteur (21), caractérisé en ce que la première partie de la languette (26) comporte une extrémité circonférentielle élargie (26a) de plus grande dimension radiale que le reste (26b) de la première partie de la languette (26), l’extrémité élargie (26a) étant engagée dans une zone élargie (25a’) de la première fente (25a), ladite zone élargie (25a’) de la première fente (25a) présentant une dimension radiale plus importante que le reste (25a’’) de la première fente (25a). Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que la languette (26) et les fentes (25a, 25b) sont conçues pour autoriser un débattement angulaire de la languette (26) dans la première fente (25a), compris entre 0,2 et 1,5 ° autour d’un axe (Y) parallèle à l’axe X et passant par l’extrémité circonférentielle élargie (26a) de la languette (26). Ensemble selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l’extrémité circonférentielle élargie (26a) de la languette (26) présente une section, selon un plan radial, de forme générale circulaire ou polygonale. Ensemble selon la revendication 3, caractérisé en ce que le diamètre externe de ladite section circulaire ou polygonale est compris entre 1,5 et 5 fois l’épaisseur (e), c’est-à-dire la dimension radiale, du reste (26b) de la languette (26). Ensemble selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la zone élargie (25a’) de la première fente (25a) présente une section, selon un plan radial, de forme générale circulaire ou polygonale. Ensemble selon la revendication 5, caractérisé en ce que la zone élargie (25a’) de la première fente (25a) présente une section carrée ou rectangulaire. Ensemble selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la dimension circonférentielle (l) de la première fente (25a) est comprise entre 0,1 et 0,5 fois la dimension circonférentielle (l’) de la seconde fente (25b). Anneau (17) de turbine (7) comportant plusieurs ensembles selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel les secteurs (21) sont agencés de façon contiguë de façon à former ledit anneau (17), une languette (26) d’étanchéité étant montée entre deux secteurs (21) adjacents, pour chaque paire de secteurs (21) adjacents de l’anneau (17). Turbine (7), par exemple turbine (7) basse pression, comportant un anneau (17) selon la revendication 8. Procédé de fabrication d’un ensemble selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que chaque secteur (21) et/ou chaque languette (26) est réalisé par fabrication additive.