Brevet FR3127518A1 — publié le 20230331

Un étage de turbomachine, en particulier d’aéronef, ayant un axe principal (A-A) et comporte une roue (2A) aubagée comportant un disque portant à sa périphérie des aubes (4), ces aubes (4) comportant des plateformes (6) formant en amont un becquet (6A) annulaire s’étendant autour de l’axe (A-A) et orienté axialement vers l’amont et un distributeur (2B) comportant une virole (12) annulaire s’étendant autour de l’axe (A-A) et des pales (11) s’étendant radialement vers l’extérieur depuis cette virole (12). L’étage comporte également au moins un premier anneau d’étanchéité (17) s’étendant autour de l’axe (A-A) et agencé radialement à l’intérieur de ladite virole (12), ce premier anneau d’étanchéité (17) étant situé axialement en amont et en regard dudit becquet (6A) et étant réalisé dans un matériau abradable de façon à pouvoir s’user par frottement avec le becquet (6A). Figure pour l'abrégé : Figure 4 ÉTAGE DE TURBOMACHINE COMPRENANT AU MOINS UN ANNEAU D’ÉTANCHÉITÉ Domaine technique de l'invention La présente invention concerne un étage de turbomachine, en particulier d’aéronef, comprenant au moins un anneau d’étanchéité. La présente invention concerne également une turbomachine comprenant un tel étage. Arrière-plan technique De manière générale, une turbomachine d’aéronef, qu’il s’agisse d’un avion de transport civil ou militaire, d’un hélicoptère, … comprend, d’amont en aval par rapport à la direction générale d’écoulement des gaz, une pluralité de compresseurs qui compriment l’air entrant dans une nacelle. L’air qui peut préalablement avoir été accéléré par une soufflante située en amont des compresseurs, est ensuite introduit dans une chambre de combustion où il est mélangé à un carburant et brûlé. Les gaz de combustion traversent une ou plusieurs turbines formées de plusieurs étages qui, à leur tour, entraînent le ou les compresseurs. Les étages de la ou des turbine(s) présentent un axe de rotation principal coaxial à l’axe longitudinal de la turbomachine. Chaque étage comprend une roue mobile et un distributeur qui lui est axialement adjacent. De manière usuelle, une roue mobile comprend une pluralité d’aubes comprenant chacun une pale qui s’étend radialement entre un carter externe et une plateforme interne. Un distributeur comprend une pluralité de pales fixes qui s’étendent radialement entre le carter externe et une virole interne. Dans la turbomachine, l’espace entre le carter externe d’une part et la virole interne et la plateforme interne d’autre part forme un canal d’écoulement des gaz de combustion appelé veine primaire de la turbomachine. Par ailleurs, l’espace radialement interne à la virole et aux plateformes définit des cavités appelés zone de purge en dehors de la veine. Ces cavités appartiennent au circuit d’air secondaire dans lequel une partie des gaz provenant des compresseurs est prélevée pour refroidir les pièces mobiles. Cette partie de gaz également appelé flux de purge traverse notamment la zone de purge radialement de l’intérieur vers l’extérieur avant d’être évacuée dans la veine primaire au niveau de la virole interne et des plateformes. Pour limiter le passage de gaz de combustion de la veine primaire dans la zone de purge, et autrement dit maximiser la quantité de gaz traversant les pales des distributeurs, il est possible de modifier la géométrie de la roue et/ou du distributeur en arrangeant les labyrinthes sur le parcours du flux de purge tout en limitant les interférences entre la virole interne et les plateformes. Cependant, suivant les compromis dimensionnels effectués, cela peut augmenter des jeux axiaux et radiaux entre la roue mobile et le distributeur au niveau de la zone de purge. Or, ces jeux peuvent conduire à une augmentation du passage de gaz de combustion dans la zone de purge. Pour contrer ce flux d’air chaud dans la zone de purge, il est nécessaire d’accroître le débit de flux de purge du système d’air secondaire. Mais cela impacte significativement les performances de la turbomachine. Par ailleurs, on connaît, par le document FR-A1-2 841 591 de la demanderesse, des étages de turbine comprenant respectivement une pluralité de léchettes alignées radialement et faisant face à des labyrinthes. Par ailleurs, le document FR-A1-3 039 589 de la demanderesse propose une virole interne de distributeur qui comprend sur une partie radialement interne au moins un organe formant un obstacle supplémentaire dans la zone de purge. La présente invention a pour but de proposer des moyens d’étanchéité compatibles avec une réduction de la distance axiale de la zone de purge. À cet effet, l’invention concerne un étage de turbomachine, en particulier d’aéronef, cet étage ayant un axe principal et comportant : - une roue aubagée comportant un disque portant à sa périphérie des aubes, ces aubes comportant des plateformes formant en amont un becquet annulaire s’étendant autour de l’axe et orienté axialement vers l’amont, - un distributeur comportant une virole annulaire s’étendant autour de l’axe et des pales s’étendant radialement vers l’extérieur depuis cette virole. Selon l’invention, l’étage comporte également au moins un premier anneau d’étanchéité s’étendant autour de l’axe et agencé radialement à l’intérieur de ladite virole, ce premier anneau d’étanchéité étant situé axialement en amont et en regard dudit becquet et étant réalisé dans un matériau abradable de façon à pouvoir s’user par frottement avec le becquet. Ainsi, grâce à l’invention, la distance axiale entre la roue mobile et le distributeur est réduite sans que la plateforme n’endommage la virole interne. En effet, la présence de l’anneau d’étanchéité en matière abradable préserve la virole de tout frottement avec le becquet de la plateforme. De plus, en réduisant la distance axiale entre la roue et le distributeur, la pression dans la zone de purge augmente ce qui favorise la gestion des flux de refroidissement des pièces de cette zone. En effet, le rapprochement de la roue mobile et du distributeur limite ainsi le risque d’un passage d’air chaud de ré-ingestion de la veine vers la zone de purge et permet d’éviter d’augmenter le débit du flux de purge du système d’air secondaire. L’étage de turbomachine peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison les unes avec les autres : - ledit premier anneau d’étanchéité est réalisé en matériau alvéolaire du type nid d’abeille, - ladite virole est reliée à la périphérie externe d’une paroi radiale dont la périphérie interne est reliée à un second anneau d’étanchéité indépendant dudit premier anneau d’étanchéité ; la paroi radiale peut être reliée à une paroi cylindrique de support du second anneau ou peut être fixée par des moyens du type vis-écrou par exemple à un support de ce second anneau, - ledit premier anneau d’étanchéité est fixé sur une face radiale aval de ladite paroi radiale, - ledit premier anneau d’étanchéité a en section transversale une forme générale rectangulaire ou carré, - ledit premier anneau d’étanchéité comporte une pluralité de cheminées orientées en direction radiale par rapport audit axe et réparties autour de cet axe, ces cheminées étant configurées pour autoriser des passages de flux de purge ; de préférence y compris dans une situation de contact rotor-stator entre la roue mobile et le distributeur, le blocage de flux de purge étant ainsi évité, -- les cheminées sont inclinées en direction azimutale pour mettre l'air de purge en rotation et permettre une meilleure adaptation à la giration de l'air dans la veine, - le nombre de cheminées est compris entre 2 et 50 et de préférence entre 10 et 50 ; ce nombre peut dépendre de la taille de la turbomachine considérée et peut avoir un impact sur l'homogénéité de ventilation, - ledit premier anneau d’étanchéité a un diamètre interne inférieur au diamètre dudit becquet, et un diamètre externe supérieur au diamètre dudit becquet, - chacune des cheminées débouchent sur une surface cylindrique interne dudit premier anneau d’étanchéité, qui a ledit diamètre interne, et sur une surface cylindrique externe dudit premier anneau d’étanchéité, qui a ledit diamètre externe, - ladite virole a une forme générale tronconique et comprend à une extrémité aval un diamètre supérieur au diamètre externe dudit premier anneau d’étanchéité, et à une extrémité amont un diamètre inférieur au diamètre externe dudit premier anneau d’étanchéité, -- lesdites cheminées sont agencées à proximité de la face radiale aval de la paroi radiale, et -- le becquet annulaire comprend, à une extrémité amont, un bord annulaire comprenant des dents de scie et/ou présentant une forme évasée. L’invention concerne, en outre, une turbomachine, en particulier d’aéronef, comprenant au moins un étage selon l’une des caractéristiques précédentes. Brève description des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : La est une demi-vue schématique partielle en coupe axiale d’une turbine de turbomachine comprenant une pluralité d’étages. La est une vue agrandie de la turbine représentée sur la . La représente schématiquement un étage comprenant un anneau d’étanchéité selon un mode de réalisation de l’invention. La représente schématiquement un étage comprenant un anneau d’étanchéité en contact avec un becquet selon un autre mode de réalisation de l’invention. La représente schématiquement une coupe axiale de l’anneau d’étanchéité selon un mode de réalisation de l’invention. La illustre la circulation d’un flux de purge dans un étage comprenant un anneau d’étanchéité sans contact avec un becquet selon un mode de réalisation. La illustre la circulation d’un flux de purge dans un étage à travers les cheminées d’un anneau d’étanchéité en contact avec un becquet selon un mode de réalisation. Étage de turbomachine, en particulier d’aéronef, cet étage ayant un axe principal (A-A) et comportant : une roue (2A) aubagée comportant un disque (3) portant à sa périphérie des aubes (4), ces aubes (4) comportant des plateformes (6) formant en amont un becquet (6A) annulaire s’étendant autour de l’axe (A-A) et orienté axialement vers l’amont, un distributeur (2B) comportant une virole annulaire (12) s’étendant autour de l’axe (A-A) et des pales (11) s’étendant radialement vers l’extérieur depuis cette virole annulaire (12), caractérisé en ce que l’étage comporte également au moins un premier anneau d’étanchéité (17) s’étendant autour de l’axe (A-A) et agencé radialement à l’intérieur de ladite virole (12), ce premier anneau d’étanchéité (17) étant situé axialement en amont et en regard dudit becquet (6A) et étant réalisé dans un matériau abradable de façon à pouvoir s’user par frottement avec le becquet (6A). Étage de turbomachine selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit premier anneau d’étanchéité (17) est réalisé en matériau alvéolaire du type nid d’abeille. Étage de turbomachine selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite virole (12) est reliée à la périphérie externe d’une paroi radiale (13) dont la périphérie interne (13B) est reliée à un second anneau d’étanchéité (15) indépendant dudit premier anneau d’étanchéité (17). Étage de turbomachine selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit premier anneau d’étanchéité (17) est fixé sur une face radiale (13C) aval de ladite paroi radiale (13). Étage de turbomachine, selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit premier anneau d’étanchéité (17) a en section transversale une forme générale rectangulaire ou carré. Étage de turbomachine selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit premier anneau d’étanchéité (17) comporte une pluralité de cheminées (18) orientées en direction radiale par rapport audit axe (A-A) et réparties autour de cet axe (A-A), ces cheminées (18) étant configurées pour autoriser des passages de flux de purge (F). Étage de turbomachine selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le nombre de cheminées (18) est compris entre 2 et 50 et de préférence entre 10 et 50. Étage de turbomachine selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit premier anneau d’étanchéité (17) a un diamètre interne (D3B) inférieur au diamètre (D1A) dudit becquet (6A), et un diamètre externe (D3A) supérieur au diamètre (D1A) dudit becquet (6A). Étage de turbomachine selon la revendication 8, en dépendance de la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que chacune des cheminées (18) débouchent sur une surface cylindrique interne (17C) dudit premier anneau d’étanchéité (17), qui a ledit diamètre interne (D3B), et sur une surface cylindrique externe (17B) dudit premier anneau d’étanchéité (17), qui a ledit diamètre externe (D3A). Étage de turbomachine selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que ladite virole (12) a une forme générale tronconique et comprend à une extrémité aval (12B) un diamètre (D2B) supérieur au diamètre externe (D3A) dudit premier anneau d’étanchéité (17), et à une extrémité amont (12A) un diamètre (D2A) inférieur au diamètre externe (D3A) dudit premier anneau d’étanchéité (17). Turbomachine, en particulier d’aéronef, comprenant au moins un étage selon l’une des revendications précédentes.