Brevet FR3153369A1 — publié le 20250328

Anneau mobile souple pour turbine à gaz L’anneau mobile (120) comporte une bride amont (200), une bride aval (180) et une bride de fixation radiale (170) reliée à une partie aval, préférentiellement une extrémité aval (181) de la bride aval (180) par une partie intermédiaire (300). Ladite partie intermédiaire permet d’étaler le gradient de température existant entre les zones chaude et froide de l’anneau mobile et de réduire les contraintes thermomécaniques dans la bride de fixation radiale au niveau de la liaison boulonnée (9). La partie intermédiaire (300) est reliée à la bride aval (180) par une partie recourbée (303), ces trois éléments formant un ensemble dont la section de coupe est en forme de U couché sensiblement selon l’axe longitudinal (XX’) de l’’anneau mobile (120), ce qui apporte de la souplesse dans la structure de l’anneau mobile (120) et réduit les contraintes thermomécaniques dans la liaison boulonnée (9). Figure à publier avec l’abrégé : Figure 4 Anneau mobile souple pour turbine à gaz DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION Le domaine technique de l’invention est celui des turbomachines, en particulier celui des modules de turbine à gaz basse pression d’une turbomachine. La présente invention concerne plus spécifiquement un anneau mobile prévu à la jonction entre deux disques de rotor successifs d’un module de turbine à gaz basse pression. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION Dans un turboréacteur ou un turbopropulseur, les turbines à gaz récupèrent une partie de l’énergie cinétique des gaz en sortie de la chambre de combustion afin d’assurer le fonctionnement de la soufflante, du compresseur et des accessoires, ou encore d’entraîner l’arbre de turbine, le compresseur ainsi que différents accessoires dans un turbopropulseur. Le module de turbine à gaz 1 selon l’art antérieur présenté en coupe longitudinale sur FIG. 1 , comporte un distributeur formé d’une pluralité d’aubes fixes 2 situées dans une veine d’écoulement 3, et une roue mobile formée d’une pluralité d’aubes mobiles 4 également situées dans la veine d’écoulement 3. Chaque aube mobile 4 est montée par son pied dans une alvéole 5 d’un disque de rotor 6 centré sur l’axe longitudinal XX’ de la turbine. Les disques de rotor 6 sont assemblés entre eux par des viroles amont 7 et aval 8 qui sont fixées entre elles par des liaisons boulonnées 9 traversant des brides de fixation 10 et 11 desdites viroles 7 et 8. Ces disques de rotor 6 sont reliés à l’arbre de turbine (non représenté). Comme cela est visible sur FIG. 2 , un anneau mobile 12 est en outre prévu à la jonction entre chaque disque de rotor 6 successifs, en regard de l’aube 2 fixe correspondante. Chaque anneau mobile 12 comporte préférentiellement des léchettes 13 prévues en regard d’un bloc de matériau abradable 14 fixé au niveau de l’extrémité libre d’un anneau d’étanchéité 15, cet anneau d’étanchéité 15 étant monté sur la surface annulaire interne de chaque aube fixe 2 afin de limiter le passage de gaz entre les sommets desdites aubes 2 et le carter extérieur. Chaque anneau mobile 12 est fixé dans la liaison boulonnée 9 par une bride de fixation radiale 17, par exemple enserrée entre les brides de fixation 10 et 11 des viroles 7 et 8. La bride de fixation radiale 17, ainsi que la liaison boulonnée 9, sont habituellement situées sensiblement à mi-distance entre deux disques de rotor 6 successifs. Chaque anneau mobile 12 comporte également une bride aval 18 venant en appui contre un anneau de retenue aval 19 prévu en appui contre une pièce prévue en aval de l’anneau mobile 12, au niveau d’une alvéole 5, cette pièce étant par exemple un disque de rotor 6 et/ou une aube mobile 4. Enfin, certains anneaux mobiles 12 comportent une bride amont 20, venant en appui contre un anneau de retenue amont 21 prévu en appui contre une pièce prévue en amont de l’anneau mobile 12, au niveau d’une alvéole 5, cette pièce étant par exemple un disque de rotor 6 et/ou une aube mobile 4. Les anneaux de retenue aval 19 et amont 21 ont vocation à retenir les aubes mobiles 4, qui sont poussées par le fluide vers l’aval de la turbine. Dans les anneaux mobiles 12 classiques, la bride aval 18 et la bride amont 20 s’étendent sensiblement selon l’axe longitudinal XX’, avec une extrémité recourbée radialement vers l’intérieur pour venir en appui respectivement sur l’anneau de retenue aval 19 et sur l’anneau de retenue amont 21. La bride radiale 17 s’étend radialement de façon rectiligne depuis une partie sensiblement médiane située entre la bride aval 18 et la bride amont 20. Le rôle de chaque anneau mobile 12 est multiple : Dans un premier temps, il assure l’étanchéité radiale avec l’aube fixe 2 située en regard, évitant au fluide de se glisser sous la veine d’écoulement 3. D’autre part, il assure le maintien des anneaux de retenue 19 et 21 dans leur fixation respective, bloquant la translation axiale des aubes mobiles 4, tout en fournissant une étanchéité axiale avec l’anneau de retenue 19 et 21 qui lui est associé. Enfin, il protège les viroles 7 et 8 des disques de rotor 6 des hautes températures provenant de la veine d’écoulement 3. Ainsi, les anneaux mobiles 12 régulent la différence de pression entre l’air « chaud » provenant de la veine d’écoulement 3 et l’air « froid » venant de la cavité 22 située du côté interne de chaque disque de rotor 6. Par conséquent, lors du fonctionnement du module de turbine à gaz 1, l’extrémité boulonnée des brides de fixation 10 et 11 des viroles 7, et 8 et de la bride de fixation radiale 17 des anneaux mobiles 12 sont à une température dite « froide » car très inférieure à la température dite « chaude » de la partie médiane externe des anneaux mobiles 12. Sur FIG. 3 les extrémités boulonnées « froides » sont représentées avec des hachures horizontales, tandis que la partie médiane externe « chaude » des anneaux mobiles 12, qui est la partie située entre la bride aval 18 et la bride amont 20 où est reliée la bride de fixation radiale 17, est représentée avec des hachures verticales. Lors du fonctionnement de la turbine, les parties « froides » subissent une dilatation faible, tandis que les parties « chaudes » subissent une dilatation importante. De cette différence de dilatation, il résulte de fortes contraintes thermomécaniques, notamment dans la bride de fixation radiale 17 des anneaux mobiles 12. La dilatation de la partie médiane externe des anneaux mobiles 12 tend à tirer la liaison boulonnée 9 vers l’extérieur, c’est-à-dire en éloignement l’arbre de turbine, induisant des contraintes importantes dans les brides 18 et 20 des disques de rotor 6. En outre, l’effort centrifuge associé à la masse de chaque anneau mobile 12 contribue aussi à des contraintes importantes dans les brides de fixation 10 et 11 des disques de rotor 6. Ces différentes contraintes tendent à réduire la durée de vie des disques de rotor 6, ce qui affecte les performances de la turbomachine. Il existe donc un besoin pour augmenter la durée de vie des disques de rotor 6. Afin d’offrir une solution aux problèmes évoqués précédemment et de réduire notamment les contraintes dans les brides de fixation des disques de rotor et dans la bride de fixation radiale des anneaux mobiles, l’invention fournit une nouvelle architecture pour les anneaux mobiles, qui tend à diminuer le gradient thermique dans ceux-ci et permet à la partie médiane externe des anneaux mobiles de se dilater sans tirer la liaison boulonnée vers l’extérieur. L’invention proposée consiste à relier la bride de fixation de l’anneau mobile à la partie aval de la bride aval, au lieu de la relier à la partie sensiblement centrale située entre la bride amont et la bride aval. Un aspect de l’invention concerne un anneau mobile pour turbomachine d’axe longitudinal XX’, comportant une bride de fixation radiale ainsi qu’une bride amont et une bride aval situées respectivement aux extrémités amont et aval de l’anneau mobile et reliées entre elles par une partie de jonction, où la bride radiale est reliée à une partie aval de la bride aval par une partie intermédiaire distincte de la partie de jonction, et où la partie de jonction comporte au moins un élément d’étanchéité. Un tel anneau mobile est représenté sur FIG. 4 . La partie intermédiaire permet d’étaler le gradient de température existant entre les zones « chaude » et « froide » de l’anneau mobile. La bride de fixation radiale est ainsi reliée à la bride aval au moyen d’une partie intermédiaire présentant une température « intermédiaire », ce qui réduit avantageusement les contraintes thermomécaniques dans la bride de fixation radiale, notamment au niveau de la liaison boulonnée. Sur FIG. 5 , la zone « chaude » est représentée avec des hachures verticales, la zone « froide » par des hachures horizontales et la zone de température « intermédiaire » par un quadrillage. En outre, l’ensemble des fonctionnalités de l’anneau mobile sont inchangées. Les appuis éventuels des brides amont et aval sur les anneaux de retenue sont inchangés, tout comme le montage de l’anneau mobile sur la liaison boulonnée. Enfin, le process de fabrication de l’anneau mobile par tournage, fraisage et/ou perçage peut globalement rester similaire, abstraction faite des modifications géométriques. L’anneau mobile selon l’invention peut donc très facilement se substituer à un anneau mobile selon l’art antérieur. Selon un aspect de l’invention, la bride radiale est reliée à une extrémité aval de la bride aval par la partie intermédiaire. Cette configuration permet avantageusement d’augmenter la longueur de la partie intermédiaire, ce qui étale le gradient de température précédent sur une plus grande étendue. Selon un autre aspect de l’invention, la bride radiale, la bride aval, la bride amont et la partie intermédiaire sont d’une seule pièce, ce qui permet notamment de réduire les coûts de fabrication de l’anneau mobile et de faciliter son montage et sa maintenance. Selon un aspect supplémentaire de l’invention, la partie intermédiaire est reliée à la bride aval par une partie recourbée, la partie intermédiaire, la bride aval et la partie recourbée formant un ensemble dont la section de coupe est en forme de U couché sensiblement selon l’axe longitudinal XX’. Cette conformation apporte avantageusement de la souplesse dans la structure de l’anneau mobile, ce qui réduit les contraintes thermomécaniques dans la liaison boulonnée. En effet, la forme en U procure un caractère élastiquement déformable à l’anneau mobile. Selon un aspect de l’invention, la bride amont comprend une première partie s’étendant vers l’aval sensiblement selon l’axe longitudinal XX’ et reliée à la partie de jonction. Ainsi, la bride amont peut notamment être équipée avec des léchettes prévues en regard d’un bloc de matériau abradable de manière classique. Selon un autre aspect de l’invention, au niveau d’une extrémité amont, la bride amont comprend une deuxième partie recourbée radialement vers l’extérieur ou vers l’intérieur, ce qui lui permet notamment de venir en appui sur un anneau de retenue de manière classique. Selon un aspect supplémentaire de l’invention, la bride aval comprend une partie s’étendant vers l’amont sensiblement selon l’axe longitudinal XX’ et reliée à la partie de jonction, ce qui permet notamment de prévoir des orifices radiaux dans cette partie s’étendant vers l’amont. Selon un aspect de l’invention, au moins un élément d’étanchéité est sous la forme d’une léchette s’étendant vers l’extérieur, ce qui permet avantageusement de limiter le passage de gaz entre les sommets des aubes et le carter extérieur de manière classique. Un autre aspect de l’invention concerne une turbomachine comportant une pluralité de disques de rotor et au moins un anneau mobile tel que décrit précédemment et situé entre deux disques de rotor successifs. Une telle turbomachine présente ainsi une durée de vie plus élevée pour les disques de rotor, pour une meilleure performance. Selon un aspect de l’invention, au moins un anneau mobile est monté par sa bride radiale entre deux disques de rotor successifs par une liaison boulonnée. Ainsi, l’anneau mobile peut avantageusement être fixé de manière classique, sans avoir à modifier le reste de la turbomachine d’une quelconque manière. L’invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES Les figures sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l’invention. FIG. 1 représente un module de turbine à gaz de turbomachine selon l’art antérieur. FIG. 2 représente une partie agrandie de la partie encadrée sur FIG. 1 illustrant un anneau mobile selon l’art antérieur, les autres pièces étant représentées en traits fantômes. FIG. 3 est une vue similaire à FIG. 2 , où les zones « froides » sont représentées avec des hachures horizontales tandis que la zone « chaude » d’un anneau mobile selon l’art antérieur est représentée avec des hachures verticales. FIG. 4 est une vue similaire à FIG. 2 , mais illustrant un anneau mobile selon l’invention, les autres pièces étant représentées en traits fantômes. FIG. 5 est une vue similaire à FIG. 4 , où les zones « froides » sont représentées avec des hachures horizontales, la zone « chaude » de l’anneau mobile est représentée avec des hachures verticales, tandis que la zone intermédiaire, à gradient thermique réduit, est représentée avec un quadrillage. DESCRIPTION DETAILLEE Sauf précision contraire, un même élément apparaissant sur des figures différentes présente une référence unique. Par convention, dans la présente demande, les termes « amont » et « aval » sont définis par rapport au sens de circulation de l'air dans la turbomachine. Ainsi, l’amont est situé du côté de l’entrée d’air (à gauche sur les figures), tandis que l’aval est situé du côté de la sortie d’air (à droite sur les figures). De même, le terme « longitudinal » ou « axial » correspond à une direction parallèle à l’axe longitudinal XX’ selon lequel s’étend la turbomachine, tandis que par le terme « radial » on entend une direction sensiblement perpendiculaire à l’axe longitudinal XX’. En outre, dans la présente demande, les termes « intérieur » et « extérieur », et « interne » et « externe » sont définis radialement par rapport à l'axe longitudinal XX’ de la turbomachine. Ainsi, une pièce cylindrique s'étendant selon l'axe longitudinal XX’ comporte une face radiale intérieure tournée vers l'axe longitudinal XX’ de la turbomachine et une face radiale extérieure, opposée à sa face intérieure et tournée vers le carter extérieur de la turbomachine. On notera que l’axe longitudinal XX’ est le même pour la turbomachine et pour l’anneau mobile selon l’invention. L’invention se rapporte à un anneau mobile 120, apte à être monté dans un module de turbine à gaz 1 d’une turbomachine, en lieu et place d’un anneau mobile 12 classique, à la jonction entre deux disques de rotor 6 successifs, en regard d’une aube 2 fixe correspondante. De manière classique, l’anneau mobile 120 comprend une bride amont 200, une bride aval 180 et une bride de fixation radiale 170, l’anneau mobile s’étendant entre ladite bride amont 200 et ladite bride aval 180. La bride amont 200 et la bride aval 180 sont reliées par une partie de jonction 125. La bride aval 180 est préférentiellement prévue pour venir en appui contre un disque de rotor 6 et/ou une aube mobile 4, par exemple par l’intermédiaire d’un anneau de retenue aval 19, préférentiellement au niveau d’une alvéole 5. La bride amont 200 est préférentiellement prévue pour venir en appui contre un disque de rotor 6 et/ou une aube mobile 4, par exemple par l’intermédiaire d’un anneau de retenue amont 21, préférentiellement au niveau d’une alvéole 5. La bride de fixation radiale 170 est préférentiellement prévue pour fixer l’anneau mobile 120 entre deux disques de rotor 6, en étant par exemple enserrée entre les brides de fixation 10 et 11 des viroles amont 7 et aval 8 des deux disques de rotor 6 adjacents, et assemblée à celles-ci par une liaison boulonnée 9. Dans ce but et de manière classique, la bride de fixation radiale 170 présente une pluralité d’orifices traversants s’étendant selon l’axe longitudinal XX’. L’anneau mobile 120 selon l’invention se particularise en ce que la bride radiale 170 est reliée à une partie aval de la bride aval 180 par une partie intermédiaire 300. Préférentiellement, la bride radiale 170 est reliée à une extrémité aval 181 de la bride aval 180 par la partie intermédiaire 300. La bride radiale 170, la bride aval 180, la bride amont 200 et la partie intermédiaire 300 sont préférentiellement d’une seule pièce. Selon un mode de réalisation préféré la partie intermédiaire 300 présente : une première partie 301 recourbée radialement vers l’intérieur et reliée à la bride radiale 170, une partie médiane 302 s’étendant vers l’aval sensiblement selon l’axe longitudinal XX’, et une seconde partie 303 recourbée radialement vers l’extérieur et reliée à l’extrémité aval de la bride aval 180. Selon ce mode de réalisation préféré, la partie intermédiaire 300 est reliée à la bride aval 180 par la partie recourbée 303. Ainsi, la partie intermédiaire 300, la bride aval 180 et la partie recourbée 303 forment un ensemble dont la section de coupe est en forme de U couché sensiblement selon l’axe longitudinal XX’. Préférentiellement, la bride amont 200 comprend une première partie 201 s’étendant vers l’aval et sensiblement selon l’axe longitudinal XX’ pour former une partie amont de la partie de jonction 125. Au niveau d’une extrémité amont, la bride amont 200 peut comprendre une deuxième partie 202 recourbée radialement vers l’extérieur ou l’intérieur, par exemple pour venir en appui contre l’anneau de retenue amont 21. La partie de jonction 125 ou la bride amont 200 peut comprendre un orifice traversant 203 qui a pour fonction de calibrer le débit du flux d’air passant de la cavité 22 située du côté interne de chaque disque de rotor 6, vers la cavité externe située du côté de située du côté de la veine d’écoulement 3, d’où il repartira vers ladite veine d’écoulement 3 après avoir refroidi les alvéoles 5 du disque de rotor 6 à l’amont. Préférentiellement, la bride aval 180 comprend une partie 182 s’étendant vers l’amont et sensiblement selon l’axe longitudinal XX’ pour former une partie aval de la partie de jonction 125. De manière classique, la partie de jonction 125, la bride aval 180 et/ou la bride amont 200 peu(ven)t comporter au moins un élément d’étanchéité 135, préférentiellement deux, par exemple connu sous le terme de joint labyrinthe, et préférentiellement sous la forme d’une léchette 130, s’étendant vers l’extérieur et prévue en regard d’un bloc de matériau abradable 14 fixé au niveau de l’extrémité libre d’un anneau d’étanchéité 15 monté sur la surface annulaire interne de chaque aube fixe 2. Au moins une léchette 130 peut être prévue dans la partie 182 s’étendant vers l’amont de la bride aval 180 ou dans la première partie 201 s’étendant vers l’aval de la bride amont 200. L’invention peut être utilisée au sein de n’importe quel type de moteur à turbine à gaz, par exemple un turboréacteur, un turbopropulseur ou un turbomoteur. Elle se rapporte également à une turbomachine comportant au moins un anneau mobile 120 tel que décrit précédemment. Une turbomachine peut comporter un tel anneau mobile 120 entre chacun des disques de rotor 6, l’anneau mobile 120 étant préférentiellement monté par sa bride radiale 170 entre deux disques de rotor 6 successifs par une liaison boulonnée 9. Anneau mobile (120) pour turbomachine d’axe longitudinal (XX’), comportant une bride de fixation radiale (170) ainsi qu’une bride amont (200) et une bride aval (180) situées respectivement aux extrémités amont et aval de l’anneau mobile (120) et reliées entre elles par une partie de jonction (125), caractérisé en ce que la bride radiale (170) est reliée à une partie aval de la bride aval (180) par une partie intermédiaire (300) distincte de la partie de jonction (125) et en ce que la partie de jonction (125) comporte au moins un élément d’étanchéité (135). Anneau mobile (120) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bride radiale (170) est reliée à une extrémité aval (181) de la bride aval (180) par la partie intermédiaire (300). Anneau mobile (120) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la bride radiale (170), la bride aval (180), la bride amont (200) et la partie intermédiaire (300) sont d’une seule pièce. Anneau mobile (120) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie intermédiaire (300) est reliée à la bride aval (180) par une partie recourbée (303), la partie intermédiaire (300), la bride aval (180) et la partie recourbée (303) formant un ensemble dont la section de coupe est en forme de U couché sensiblement selon l’axe longitudinal (XX’). Anneau mobile (120) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la bride amont (200) comprend une première partie (201) s’étendant vers l’aval sensiblement selon l’axe longitudinal (XX’) et reliée à la partie de jonction (125). Anneau mobile (120) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’au niveau d’une extrémité amont, la bride amont (200) comprend une deuxième partie (202) recourbée radialement vers l’extérieur ou l’intérieur. Anneau mobile (120) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la bride aval (180) comprend une partie (182) s’étendant vers l’amont sensiblement selon l’axe longitudinal (XX’) et reliée à la partie de jonction (125). Anneau mobile (120) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’au moins un élément d’étanchéité (135) est sous la forme d’une léchette (130) s’étendant vers l’extérieur. Turbomachine comportant une pluralité de disques de rotor (6), caractérisée en ce qu’elle comporte au moins un anneau mobile (120) selon l’une des revendications précédentes et situé entre deux disques de rotor (6) successifs. Turbomachine selon la revendication précédente, caractérisée en ce que l’au moins un anneau mobile (120) est monté par sa bride radiale (170) entre deux disques de rotor (6) successifs par une liaison boulonnée (9).