Brevet FR3149037A1 — publié le 20241129

Cet ensemble pour turbomachine comprend un premier carter (20), un deuxième carter (22), un support d’anneau abradable (37) porté par le premier carter (20), un joint annulaire (40, 54) disposé entre le premier carter (20) et le deuxième carter (22), et un élément d’étanchéité (42) disposé, au moins en partie, entre le joint annulaire (40, 54) et le deuxième carter (22), l’élément d’étanchéité (42) comprenant une pièce annulaire (44) munie d’une première face (46) en contact avec le joint annulaire (40, 54), et munie d’une deuxième face (48) opposée à la première face (46) et en contact avec le deuxième carter (22). Figure pour l’abrégé : Fig 3 Ensemble pour turbomachine comprenant un élément d’étanchéité et élément d’étanchéité pour un tel ensemble pour turbomachine L’invention a pour domaine technique l’étanchéité d’une turbomachine, notamment l’étanchéité d’un flux d’air de veine de la turbomachine au niveau d’une liaison entre deux carters de la turbomachine. En particulier, la présente invention a pour objet un ensemble pour turbomachine comprenant un élément d’étanchéité et un élément d’étanchéité pour un tel ensemble pour turbomachine. Techniques antérieures Une turbomachine comprend une turbine comportant plusieurs étages de turbine et un carter de turbine. Chaque étage de turbine comprend une rangée annulaire d’aubes fixes et une rangée annulaire d’aubes mobiles tournant à l’intérieur du carter. Les aubes fixes comprennent chacune une plate-forme interne et une plate-forme externe délimitant une veine d’écoulement de gaz chauds issus d’une chambre de combustion amont de la turbomachine. Les aubes mobiles comprennent chacune une plate-forme interne. La turbomachine comprend un carter d’échappement en aval et un joint disposé au niveau de la liaison entre le carter d’échappement et le carter de turbine afin d’assurer l’étanchéité, notamment thermique, de ladite liaison. Les éléments tournants de la turbomachine, les variations de températures subies par les différents éléments de la turbomachine et les pressions des gaz engendrent des mouvements relatifs du joint par rapport au carter de turbine et/ou au carter d’échappement. Ces mouvements relatifs génèrent une usure prématurée du joint et/ou du carter de turbine et/ou du carter d’échappement. Cette usure prématurée dégrade l’étanchéité de la liaison entre le carter d’échappement et le carter de turbine, dégrade le rendement de la turbomachine et engendre des coûts de maintenance élevés. La présente invention a donc pour objectif de pallier tout ou partie des inconvénients précités. La présente invention a pour objet un ensemble pour turbomachine, l’ensemble comprenant un premier carter, un deuxième carter, un support d’anneau abradable porté par le premier carter, un joint annulaire disposé au moins en partie entre le support d’anneau abradable et le deuxième carter, et un élément d’étanchéité disposé au moins en partie entre le joint annulaire et le deuxième carter, l’élément d’étanchéité comprenant une pièce annulaire munie d’une première face en contact avec le joint annulaire, et munie d’une deuxième face opposée à la première face et en contact avec le deuxième carter. L’élément d’étanchéité en contact avec le joint annulaire et le deuxième carter permet d’augmenter la compression du joint annulaire, d’augmenter l’efficacité de la fonction d’étanchéité du joint annulaire et de protéger le deuxième carter d’usures provoquées par le mouvement du joint annulaire. Le coût de remplacement de l’élément d’étanchéité est également moins élevé que le coût de remplacement du deuxième carter. La durée de remplacement de l’élément d’étanchéité est également moins élevée que la durée de remplacement du deuxième carter. De préférence, l’ensemble pour turbomachine comprend une turbine, notamment une turbine basse pression. Dans un mode de réalisation particulier, le premier carter est un carter entourant dans le sens circonférentiel ladite turbine, le deuxième carter étant un carter en amont ou en aval de ladite turbine. Avantageusement, l’élément d’étanchéité comprend un alliage à base de nickel. L’élément d’étanchéité peut comprendre au moins une première portion de centrage prolongeant au moins axialement un bord de grand diamètre de la pièce annulaire selon un premier sens. Ladite première portion de centrage peut être en contact avec le premier carter. L’élément d’étanchéité peut comprendre au moins une deuxième portion de centrage prolongeant au moins axialement un bord de petit diamètre de la pièce annulaire selon un deuxième sens. Ladite deuxième portion de centrage peut être en contact avec le deuxième carter. Dans un mode de réalisation, le premier sens est opposé au deuxième sens. Optionnellement, le premier carter est un carter de turbine basse pression pour turbomachine. Optionnellement, le deuxième carter est un carter d’échappement pour turbomachine. Avantageusement, l’ensemble pour turbomachine comprend un anneau abradable monté sur le support d’anneau abradable, le joint annulaire comprenant au moins deux convolutions et entourant en partie circonférentiellement l’anneau abradable. La présente invention a également pour objet un élément d’étanchéité adapté pour un ensemble pour turbomachine tel que défini précédemment, l’élément d’étanchéité étant destiné à être disposé au moins en partie entre le joint annulaire et le deuxième carter, l’élément d’étanchéité comprenant une pièce annulaire munie d’une première face destinée à être en contact avec le joint annulaire, et munie d’une deuxième face opposée à la première face et destinée à être en contact avec le deuxième carter. Ledit élément d’étanchéité est, par exemple, une pièce de rechange. La présente invention a également pour objet une turbomachine comprenant un ensemble pour turbomachine tel que défini précédemment. La présente invention a également pour objet un aéronef comprenant une turbomachine telle que définie précédemment. D’autres buts, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : illustre schématiquement une turbomachine comprenant un ensemble pour turbomachine selon l’invention ; illustre schématiquement une veine d’écoulement d’une turbine basse pression de la turbomachine de la ; est un agrandissement d’une partie de la centré sur un élément d’étanchéité selon l’invention ; et illustre schématiquement un élément d’étanchéité selon l’invention. Description détaillée La représente schématiquement une turbomachine 2 d’aéronef comprenant un corps basse pression comportant un premier arbre 4 et un corps haute pression comportant un deuxième arbre 6, le deuxième arbre 6 étant concentrique au premier arbre 4. Le corps basse pression comprend une soufflante 8, un compresseur basse pression 10 et une turbine basse pression 12. Le corps haute pression comprend un compresseur haute pression 14, une chambre de combustion 16 et une turbine haute pression 18. La représente schématiquement une partie de la turbomachine 2 centrée sur un ensemble comprenant un carter de turbine 20 entourant dans le sens circonférentiel la turbine basse pression 12, un carter d’échappement 22 dans le prolongement axial et en aval du carter de turbine 20 et un élément de fixation 24 du carter d’échappement 22 au carter de turbine 20. La direction axiale est la direction selon la dimension longitudinale de la turbomachine 2, la direction radiale étant orthogonale à la direction axiale, le sens circonférentiel correspondant au sens de rotation du premier arbre 4. Les côtés amont et aval sont considérés selon le sens d’écoulement des gaz chauds issus de la chambre de combustion 16 de la turbomachine 2 La turbine basse pression 12 comprend plusieurs étages de turbine comprenant chacun une rangée annulaire d’aubes fixes 26 et une rangée annulaire d’aubes mobiles 28 tournant à l’intérieur du carter de turbine 20. Les aubes fixes et mobiles 26, 28 comprennent chacune une plate-forme interne 30 et une plate-forme externe 32. Les plates-formes internes 30 et les plates-formes externes 32 délimitent une veine d’écoulement 34 de gaz chauds issus de la chambre de combustion 16 de la turbomachine 2. Les plates-formes externes 32 des aubes mobiles 28 comprennent des léchettes 36 espacées axialement les unes des autres et s’étendant en saillie radialement vers l’extérieur. Les aubes fixes 26 sont fixées par des crochets à des rails (non représentés) du carter de turbine 20. Le carter de turbine 20 de l’ensemble est muni d’une pluralité de supports d’anneau abradable 37 supportant chacun un anneau abradable 38, notamment un anneau abradable 38 sectorisé. Chaque support d’anneau abradable 37 s’étend radialement vers l’intérieur depuis la surface interne du carter de turbine 20 de sorte que chaque anneau abradable 38 est en regard des léchettes 36 d’une plate-forme externe 32 d’une aube mobile 28. Les anneaux abradables 38 coopèrent avec les léchettes 36 afin de participer à l’étanchéité de la veine d’écoulement 34. L’ensemble comprend également un joint annulaire 40, visible plus en détails en , disposé entre le carter d’échappement 22 et un support d’anneau abradable 37 du carter de turbine 20 afin d’assurer l’étanchéité, notamment thermique, de la veine d’écoulement 34 au niveau de la liaison entre le carter d’échappement 22 et le carter de turbine 20. Plus précisément, le joint annulaire 40 entoure dans le sens circonférentiel de la turbomachine 2 l’anneau abradable 38 en regard des léchettes 36 de la plate-forme externe 32 de l’aube mobile 28 située la plus en aval de la turbine basse pression 12. Le joint annulaire 40 comprend ici une section en forme de omega minuscule, le joint annulaire 40 comprenant deux convolutions. Le joint annulaire 40 est en contact du côté amont avec le support d’anneau abradable 37 le plus en aval de la turbine basse pression. Le joint annulaire 40 s’étend axialement depuis le support d’anneau abradable 37 le plus en aval de la turbine basse pression 12 vers le carter d’échappement 22. L’ensemble comprend un élément d’étanchéité 42, également représenté en , disposé en partie entre le joint annulaire 40 et le carter d’échappement 22. L’élément d’étanchéité 42 comprend une pièce annulaire 44 entourant dans le sens circonférentiel le premier arbre 4 et disposée axialement entre le joint annulaire 40 de l’ensemble et le carter d’échappement 22 de l’ensemble. La pièce annulaire 44 s’étend ici purement radialement. La pièce annulaire 44 est munie d’une première face 46, du côté amont de la turbomachine 2, en contact avec le joint annulaire 40. La pièce annulaire 44 est munie d’une deuxième face 48, du côté aval de la turbomachine 2, en contact avec le carter d’échappement 22. L’élément d’étanchéité 42 coopère avec le joint annulaire 40 afin d’assurer l’étanchéité de la veine d’écoulement 34 au niveau de la liaison entre le carter de turbine 20 et le carter d’échappement 22. L’épaisseur de la pièce annulaire 44, selon la dimension longitudinale de la turbomachine 2, augmente la contrainte axiale sur le joint annulaire 40. Le joint annulaire 40 étant davantage comprimé, la tolérance d’usure aux extrémités axiales du joint annulaire 40, notamment sans perte d’étanchéité thermique, est augmentée. La pièce annulaire 44 permet de protéger le carter d’échappement 22 du contact avec le joint annulaire 40, notamment de frottements du joint annulaire 40. L’élément d’étanchéité 42 comprend, par exemple, un alliage à base de nickel, notamment afin d’avoir une forte résistance à la corrosion, à l’oxydation et aux hautes températures caractéristiques de l’environnement turbomachine 2. Avantageusement, l’élément d’étanchéité 42 comprend une première portion de centrage 50 prolongeant axialement le bord de grand diamètre de la pièce annulaire 44, la première portion de centrage 50 s’étendant ici vers l’amont de la turbomachine 2 et à distance du joint annulaire 40. La première portion de centrage 50 s’étend ici purement axialement. En variante, la première portion de centrage 50 pourrait s’étendre à la fois axialement et radialement et/ou pourrait s’étendre vers l’aval de la turbomachine 2. Le carter de turbine 20 comprend une paroi de forme complémentaire de la première portion de centrage 50 en contact avec la première portion de centrage 50. Ladite paroi forme notamment des butées radiales retenant radialement l’élément d’étanchéité 42. Avantageusement, l’élément d’étanchéité 42 comprend une deuxième portion de centrage 52 prolongeant axialement le bord de petit diamètre de la pièce annulaire 44, la deuxième portion de centrage 52 s’étendant ici vers l’aval de la turbomachine 2. La deuxième portion de centrage 52 s’étend ici purement axialement. En variante, la deuxième portion de centrage 52 pourrait s’étendre à la fois axialement et radialement et/ou pourrait s’étendre vers l’amont de la turbomachine 2. La deuxième portion de centrage 52 est en appui radial contre le carter d’échappement 22 afin de retenir radialement l’élément d’étanchéité 42. Les première et deuxième portions de centrage 50, 52 sont ici annulaires. En variante, l’élément d’étanchéité 42 comprend plusieurs portions de centrage espacées les unes par rapport aux autres dans le sens circonférentiel, les portions de centrage formant alors des pattes de centrage. L’élément d’étanchéité 42 est un consommable moins coûteux et plus simple à remplacer que le carter d’échappement 22. Optionnellement, la turbomachine 2 comprend un élément d’étanchéité supplémentaire (non représenté) de même nature que l’élément d’étanchéité 42 et disposé au moins en partie entre le carter de turbine 20 et le joint annulaire 40, notamment disposé au moins en partie entre le support d’anneau abradable 37 le plus en aval de la turbine basse pression 12 et le joint annulaire 40, ou disposé au moins en partie entre un carter de la turbomachine 2 et un autre joint annulaire 54 de la turbomachine 2. Ledit autre joint annulaire 54 est, par exemple, disposé au niveau de la jonction entre la turbine basse pression 12 et la turbine haute pression 18, ledit autre joint annulaire 54 et l’élément d’étanchéité supplémentaire assurant conjointement l’étanchéité de la veine d’écoulement 34 au niveau de la liaison entre le carter de turbine 20 et un carter entourant dans le sens circonférentiel la turbine haute pression 18. Ensemble pour turbomachine (2), l’ensemble comprenant un premier carter (20), un deuxième carter (22), un support d’anneau abradable (37) porté par le premier carter (20) et un joint annulaire (40, 54) disposé au moins en partie entre le support d’anneau abradable (37) et le deuxième carter (22), caractérisé en ce qu’il comprend un élément d’étanchéité (42) disposé au moins en partie entre le joint annulaire (40, 54) et le deuxième carter (22), l’élément d’étanchéité (42) comprenant une pièce annulaire (44) munie d’une première face (46) en contact avec le joint annulaire (40, 54), et munie d’une deuxième face (48) opposée à la première face (46) et en contact avec le deuxième carter (22). Ensemble pour turbomachine (2) selon la revendication 1, dans lequel l’élément d’étanchéité (42) comprend un alliage à base de nickel. Ensemble pour turbomachine (2) selon l’une des revendications 1 et 2, dans lequel l’élément d’étanchéité (42) comprend au moins une première portion de centrage (50) prolongeant au moins axialement un bord de grand diamètre de la pièce annulaire (44) selon un premier sens. Ensemble pour turbomachine (2) selon la revendication 3, dans lequel ladite première portion de centrage (50) est en contact avec le premier carter (20). Ensemble pour turbomachine (2) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l’élément d’étanchéité (42) comprend au moins une deuxième portion de centrage (52) prolongeant au moins axialement un bord de petit diamètre de la pièce annulaire (44) selon un deuxième sens. Ensemble pour turbomachine (2) selon la revendication 5, dans lequel ladite deuxième portion de centrage (52) est en contact avec le deuxième carter (22). Ensemble pour turbomachine (2) selon l’une des revendications 5 et 6 dépendante de l’une des revendications 3 et 4, dans lequel le premier sens est opposé au deuxième sens. Ensemble pour turbomachine (2) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le premier carter (20) est un carter de turbine basse pression (12) pour turbomachine (2) et/ou dans lequel le deuxième carter (22) est un carter d’échappement pour turbomachine (2). Ensemble pour turbomachine (2) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, comprenant un anneau abradable (38) monté sur le support d’anneau abradable (37), le joint annulaire (40, 54) comprenant au moins deux convolutions et entourant en partie circonférentiellement l’anneau abradable (38). Elément d’étanchéité adapté pour un ensemble pour turbomachine (2) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, l’élément d’étanchéité (42) étant destiné à être disposé au moins en partie entre le joint annulaire (40, 54) et le deuxième carter (22), l’élément d’étanchéité (42) comprenant une pièce annulaire (44) munie d’une première face (46) destinée à être en contact avec le joint annulaire (40, 54), et munie d’une deuxième face (48) opposée à la première face (46) destinée à être en contact avec le deuxième carter (22).