BE1022808B1 - Joint abradable de carter de compresseur de turbomachine axiale - Google Patents

Abstract

L'invention a trait à un procédé de réalisation, d'un joint, en matériau abradable de carter de compresseur basse pression de turbomachine axiale. Le procédé comprend les étapes suivantes : (a) fourniture ou réalisation (104) d'un substrat sacrificiel ; (b) projection (105) d'une couche de matériau abradable sur le substrat sacrificiel, de sorte à ce que la couche présente deux faces opposées selon son épaisseur, la première des deux faces étant contre le substrat ; (c) fixation de l'ensemble substrat-abradable (109; 110) sur un carter de la turbomachine en plaçant la deuxième des deux faces de la couche d'abradable contre le carter ; (d) suppression (112) du substrat sacrificiel de sorte à découvrir la première face de la couche d'abradable. L'invention a également trait à un joint comprenant l'empilement d'une couche de matériau abradable entre une couche de colle de fixation et un substrat sacrificiel destiné à être usiné.

Description

Description

JOINT ABRADABLE DE CARTER DE COMPRESSEUR DE TURBOMACHINE AXIALE

Domaine technique L'invention aborde le domaine des joints abradables pour turbomachine axiale. Plus précisément, l'invention traite d'un procédé d'application d'un joint abradable sur une virole de compresseur de turbomachine axiale. L'invention traite également d'une turbomachine axiale.

Technique antérieure

Un matériau abradable est connu pour assurer une étanchéité dynamique dans une turbomachine, en particulier dans un compresseur de la turbomachine axiale. Un tel matériau est appliqué en une couche sur un carter externe et est apte à s' effriter en cas de contact avec des extrémités d'aubes rotoriques sans les endommager. L'intégrité mécanique est préservée malgré des vitesses de rotation supérieures à 4000 tr/minutes, et une vitesse relative proche de la vitesse du son. Un tel matériau est également employé pour assurer une étanchéité sous des viroles internes, ou sur un palier d'arbre de transmission.

De la sorte, il est possible de concevoir un compresseur tout en réduisant le jeu de fonctionnement entre les extrémités d'aubes rotoriques et la surface interne du carter. L'optimisation peut également prendre en compte la dilatation, la force centrifuge ; et certains aléas de fonctionnement comme les ingestions et les phénomènes de pompage. Un matériau abradable formant un revêtement de carter comprend généralement de l'aluminium, de la silice, du polyester.

Ce type de matériau est couramment appliqué par projection plasma, dont la température peut atteindre les 3000°C. Dans le contexte d'un substrat composite, en particulier d'un carter externe composite à matrice organique, cette température peut créer des dégradations. La matrice organique et/ou les fibres peuvent se détériorer. Pour préserver le matériau composite, il est connu d'employer un feuillard métallique servant d'intercalaire entre le carter composite et le matériau abradable projeté à chaud.

Le document EP2418387 A1 divulgue un compresseur basse pression de turbomachine axiale muni de joints abradables. Les joints présentent une composition Al-Si-Polyester, et sont projetés par plasma sur la surface interne du carter du compresseur. La paroi structurante du compresseur est réalisée en un matériau composite avec des fibres de carbone et une résine époxy. Un feuillard en acier est collé à l'intérieur du carter composite préalablement à la projection plasma de la matière abradable, le feuillard offre alors une surface de réception de l'abradable. Assurément, un tel joint assure une étanchéité dynamique entre le carter et une rangée annulaire d'aubes rotoriques qu'il entoure. Toutefois, le coût global d'un tel joint reste élevé. De plus, la mise en place du feuillard se heurte à sa raideur devant s'accommoder aux variations de courbures du carter. Résumé de l'invention

Problème technique L'invention a pour objectif de résoudre au moins un des problèmes posés par l'art antérieur. Plus précisément, l'invention a pour objectif de réduire le coût de réalisation d'un joint abradable pour un carter de turbomachine. L'invention a également pour objectif de simplifier l'intégration d'un joint abradable dans une turbomachine.

Solution technique L'invention a pour objet un procédé de réalisation d'un dispositif d'étanchéité, notamment un joint abradable, de carter de turbomachine ; par exemple de carter de compresseur de turbomachine axiale ; remarquable en ce que le procédé comprend les étapes suivantes : (a) fourniture ou réalisation d'un substrat sacrificiel ; (b) projection d'une couche de matériau abradable sur le substrat sacrificiel, de sorte à ce que la couche présente deux faces opposées selon son épaisseur, la première des deux faces étant contre le carter ; (c) fixation de l' ensemble substrat-abradable sur un carter de la turbomachine en plaçant la deuxième des deux faces de la couche d'abradable vers le substrat ; puis (d) suppression du substrat sacrificiel de sorte à découvrir la première face de la couche d'abradable.

Par « vers le carter » on peut entendre radialement en regard du carter.

Selon un mode avantageux de l'invention, lors de l'étape (a) fourniture ou réalisation, le substrat sacrificiel est circulaire, et à l'issue de l'étape (b) projection, le procédé comprend une étape de découpe de l'ensemble substrat-abradable en segments angulaires, préférentiellement la découpe est une découpe par fil.

Selon un mode avantageux de l'invention, lors de l'étape (b) projection, le substrat sacrificiel est maintenu sur un support, par exemple un mandrin présentant une surface épousant le substrat.

Selon un mode avantageux de l'invention, lors de l'étape (c) fixation, le procédé comprend une phase de mise en place de l'ensemble substrat-abradable dans un moule d'injection, puis une étape d'injection d'une résine dans le moule de sorte à former le carter en y liant l'ensemble substrat-abradable.

Selon un mode avantageux de l'invention, lors de l'étape (c) fixation, le procédé comprend une phase de mise en place d'une préforme fibreuse dans le moule, en venant contre l'ensemble substrat-abradable de sorte à le recouvrir, la préforme fibreuse formant un renfort du carter, et l'injection étant une injection RTM.

Selon un mode avantageux de l'invention, lors de l'étape (c) fixation, l'ensemble substrat-abradable est fixé sur le carter par collage grâce à une couche de colle coopérant avec la couche d'abradable.

Selon un mode avantageux de l'invention, à l'issue de l'étape (b) projection, l' ensemble substrat-abradable est maintenu pendant au moins 30 minutes à une température supérieure à 100°C, préférentiellement maintenu pendant au moins une heure à une température supérieure ou égale à 150°C.

Selon un mode avantageux de l'invention, lors de l'étape (d) suppression, le substrat est éliminé par usinage, notamment par tournage ; éventuellement lors de l'étape (d) suppression, une pellicule de la couche d'abradable est enlevée, notamment par usinage. L'invention a également pour objet un dispositif d'étanchéité, notamment un précurseur de joint abradable, pour turbomachine, éventuellement de compresseur de turbomachine axiale, le dispositif comprenant : un substrat présentant deux faces opposées selon son épaisseur ; une couche en matériau abradable recouvrant une des faces du substrat, la couche étant apte à coopérer par abrasion avec une rangée annulaire d'aubes rotoriques de la turbomachine ; remarquable en ce qu'il comprend en outre une couche de colle appliquée sur la couche d'abradable de sorte que la couche d'abradable soit entre la couche de colle et le substrat.

Selon un mode avantageux de l'invention, le substrat est un ruban.

Selon un mode avantageux de l'invention, le substrat et la couche abradable sont circulaires ou forment un arc de cercle.

Selon un mode avantageux de l'invention, le substrat et la couche abradable forment une bobine enroulée.

Selon un mode avantageux de l'invention, le ruban est métallique tel en aluminium.

Selon un mode avantageux de l'invention, l'épaisseur du substrat est comprise entre 0,05 mm et 5,00 mm ; préférentiellement comprise entre 0,50 mm et 3,00 mm, plus préférentiellement comprise entre 1,50 mm et 2,00 mm.

Selon un mode avantageux de l'invention, la colle est un film de colle, éventuellement époxydique.

Selon un mode avantageux de l'invention, la couche d'abradable comprend de l' aluminium et du polyester

Selon un mode avantageux de l'invention, la couche d'abradable comprend du silicium, ou du nickel, ou du fer, ou du cuivre, ou du nicral.

Selon un mode avantageux de l'invention, la couche d'abradable est une couche abradable principale, le dispositif comprenant en outre une sous-couche entre la couche abradable principale et le substrat, éventuellement la sous-couche est essentiellement métallique.

Selon un mode avantageux de l'invention, la sous-couche abradable comprend entre 95% et 80% massique de nickel, et entre 5% et 20% massique d'aluminium. Selon un mode avantageux de l'invention, le dispositif comprend un film de protection contre la couche de colle et/ou un emballage étanche.

Selon un mode avantageux de l'invention, la couche de colle présente une masse surfacique comprise entre 100 et 900 g/m2, préférentiellement comprise entre 300 et 500 g/m2.

Selon un mode avantageux de l'invention, la densité de la sous-couche est supérieure à la densité de la couche principale abradable, préférentiellement supérieure d'au moins 10% ; plus préférentiellement supérieure d'au moins 50% ; éventuellement supérieure d'au moins 100%.

Selon un mode avantageux de l'invention, la couche de colle est destinée à être fixée au stator de la turbomachine, par exemple à son carter ; ou à son rotor. L'invention a également pour objet une turbomachine comprenant un carter avec un dispositif d'étanchéité, caractérisée en ce que le dispositif d'étanchéité est produit selon l'invention; et/ou le dispositif d'étanchéité est conforme à l'invention, éventuellement le carter est un carter composite à matrice organique et est formé de deux demi-coquilles.

De manière générale, les modes avantageux de chaque objet de l'invention sont également applicables aux autres objets de l'invention.

Avantages apportés L'invention permet d'améliorer la cohésion entre une couche abradable et son stator. Elle permet de se passer de la présence d'un feuillard entre le carter et la couche abradable, ce qui allège la turbomachine en plus de réduire les coûts. En effet, le coût du substrat est inférieur à celui d'un feuillard correspondant car le substrat n'est pas dans la turbomachine définitive. Le nombre de constituants diminue, tout comme celui des interfaces entre les différentes matières. L'invention offre un joint simple à mettre en œuvre ; qui peut être simplement collé dans la turbomachine ou intégré lors le processus de moulage. L'invention permet de réaliser simultanément plusieurs joints abradables sur un même carter ou support.

Brève description des dessins

La figure 1 représente une turbomachine axiale selon l'invention.

La figure 2 esquisse un compresseur de turbomachine selon l'invention.

La figure 3 représente un diagramme du procédé de réalisation d'un dispositif d'étanchéité pour carter de turbomachine.

La figure 4 illustre l'étape de fourniture ou fabrication du substrat du procédé selon l'invention.

La figure 5 illustre l'étape de projection plasma du procédé selon l'invention.

La figure 6 illustre une étape d'usinage de l'abradable du procédé selon l'invention.

La figure 7 illustre l'étape de découpage du procédé selon l'invention.

La figure 8 illustre l'étape de mise en œuvre d'une couche de colle du procédé selon l'invention.

La figure 9 illustre une première phase de l'étape de fixation du joint du procédé selon l'invention.

La figure 10 illustre une deuxième phase de l'étape de fixation du joint du procédé selon l'invention.

La figure 11 illustre un état intermédiaire du procédé où le précurseur du joint est dans un état fixé au carter.

La figure 12 illustre l'étape de suppression du substrat du procédé selon l'invention.

Description des modes de réalisation

Dans la description qui va suivre, les termes intérieur ou interne et extérieur ou externe renvoient à un positionnement par rapport à l'axe de rotation d'une turbomachine axiale. La direction axiale correspond à la direction le long de l'axe de rotation de la turbomachine.

La figure 1 représente de manière simplifiée une turbomachine axiale. Il s'agit dans ce cas précis d'un turboréacteur double-flux. Le turboréacteur 2 comprend un premier niveau de compression, dit compresseur basse-pression 4, un deuxième niveau de compression, dit compresseur haute-pression 6, une chambre de combustion 8 et un ou plusieurs niveaux de turbines 10. En fonctionnement, la puissance mécanique de la turbine 10 transmise via l'arbre central jusqu'au rotor 12 met en mouvement les deux compresseurs 4 et 6. Ces derniers comportent plusieurs rangées d'aubes de rotor associées à des rangées d'aubes de stators. La rotation du rotor autour de son axe de rotation 14 permet ainsi de générer un débit d'air et de comprimer progressivement ce dernier jusqu'à l'entrée de la chambre de combustion 8. Des moyens de démultiplication peuvent augmenter la vitesse de rotation transmise aux compresseurs.

Un ventilateur d'entrée communément désigné fan ou soufflante 16 est couplé au rotor 12 et génère un flux d'air qui se divise en un flux primaire 18 traversant les différents niveaux sus mentionnés de la turbomachine, et un flux secondaire 20 traversant un conduit annulaire (partiellement représenté) le long de la machine pour ensuite rejoindre le flux primaire en sortie de turbine. Le flux secondaire peut être accéléré de sorte à générer une réaction de poussée. Les flux primaire 18 et secondaire 20 sont des flux annulaires, ils sont canalisés par le carter de la turbomachine. A cet effet, le carter présente des parois cylindriques ou viroles qui peuvent être internes et externes.

La figure 2 est une vue en coupe d'un compresseur d'une turbomachine axiale telle que celle de la figure 1. Le compresseur peut être un compresseur bassepression 4. On peut y observer une partie du fan 16 et le bec de séparation 22 du flux primaire 18 et du flux secondaire 20. Le rotor 12 comprend plusieurs rangées d'aubes rotoriques 24, en l'occurrence trois.

Le compresseur basse pression 4 comprend plusieurs redresseurs, en l'occurrence quatre, qui contiennent chacun une rangée d'aubes statoriques 26. Les redresseurs sont associés au fan 16 ou à une rangée d'aubes rotoriques pour redresser le flux d'air, de sorte à convertir la vitesse du flux en pression statique. Les aubes statoriques 26 s'étendent essentiellement radialement depuis un carter extérieur 28, et peuvent y être fixées à l'aide d'axes de fixation.

Le compresseur 4 présente des dispositifs d'étanchéité. Le carter comporte des joints abradables d'étanchéité 30, disposés autour des rangées annulaire d'aubes rotoriques. Les dispositifs, via les joints abradables 30, assurent des étanchéités dynamiques avec les rangées rotoriques puisque le jeu entre le carter et les extrémités radiales des aubes peut être réduit au maximum lors du fonctionnement de la turbomachine, par exemple en conditions de vol. Cette réduction est autorisée grâce à l'emploi de matériau abradable, dont la capacité à s'effriter en cas de contact avec les aubes rotoriques 24 évite les dégradations. Les joints 30 peuvent être circulaires ou annulaires. Ils présentent des surfaces d'étanchéité internes généralement tubulaires ou sensiblement tronconiques. La longueur d'au moins un ou de chaque joint abradable 30 peut être supérieure à 1 cm, préférentiellement supérieure à 4 cm ; la longueur étant mesurée selon l'axe 14 de la turbomachine.

La figure 3 représente un diagramme du procédé de réalisation d'un dispositif d'étanchéité pour turbomachine, par exemple de l'un des joints abradables représentés sur la figure 3.

Le procédé peut comprendre les étapes suivantes, éventuellement effectuées dans l'ordre qui suit : - fourniture ou réalisation 104 d'un substrat sacrificiel ; - mise en place du substrat sur un support tel un mandrin ; - projection 105 d'une sous-couche en matériau abradable sur le substrat ; - projection 105 d'une couche principale de matériau abradable sur le substrat sacrificiel en recouvrant la sous-couche abradable, la sous-couche et la couche principale forment une couche complexe d'abradable, dite couche d'abradable ou abradable ; la couche d'abradable présentant deux faces opposées selon son épaisseur, la première des deux faces étant vers le substrat ; - détente de l'abradable en le maintenant à une température de 150°C pendant une heure, ce qui permet d'éliminer les contraintes internes, cette étape est optionnelle ; - usinage 106 de la face d'abradable qui est à l'opposé du substrat, dite deuxième face ; - découpe 107 du précurseur du joint abradable - application d'une couche de colle 108 sur la deuxième face de l'abradable qui a été préalablement usinée ; - fixation de l'ensemble substrat-abradable-colle sur un carter de la turbomachine en plaçant la deuxième des deux faces de l'abradable contre le carter ; cette étape comprenant une première phase 109 et une deuxième phase 110 ; on observe alors un état intermédiaire 111 où le précurseur du joint est lié au carter ; - suppression 112 du substrat sacrificiel, et éventuellement de la sous couche, de sorte à découvrir la première face de l'abradable et/ou de la couche principale.

Il est à noter que selon l'invention, les étapes projection d'une sous-couche, détente de l'abradable, usinage 106 de la face d'abradable, application d'un film de colle 108 sont optionnelles. Ces étapes permettent de moduler la qualité d'un joint selon l'invention mais elles ne sont pas indispensables pour atteindre le résultat de l'invention et/ou pour résoudre le problème technique posé par l'invention.

La figure 4 représente l'étape de fourniture ou réalisation d'un substrat sacrificiel 32 du procédé de réalisation du joint abradable pour turbomachine.

Le substrat 32 peut être un ruban, par exemple une tôle. Le matériau employé peut être de l'acier, ou de l'aluminium pour en faciliter la mise en forme, et la suppression ultérieure. Le substrat 32 peut présenter une forme de tube, ou de base de cône. Il peut être réalisé à partir d'une bande de matière arquée puis fermée telle une virole ; il peut également être réalisé à partir d'une rondelle plate déformée pour devenir conique.

Suite à sa réalisation, le substrat 32 peut être disposé sur un support 34. Le support 34 forme un outillage permettant d'immobiliser le substrat 32, en le maintenant selon une forme arrondie donnée. Le support 34 est configuré pour résister à des efforts mécaniques de projection et d'enlèvement de matière. Il peut présenter une surface de réception conique épousant la face annulaire interne du substrat 32.

La figure 5 représente les étapes de projection d'abradable du procédé.

Au moins une couche d'abradable 36 est projetée sur le substrat 32 à l'aide d'une torche 38. Le substrat 32 forme ainsi une structure qui offre une surface recevant l'abradable projecté. La ou chaque projection peut être une projection plasma, ce procédé d'application d'un matériau abradable étant bien connu de l'homme du métier.

En premier, une sous-couche peut être projetée sur le substrat. Cette sous-couche peut comprendre du nickel et de l'aluminium, par exemple entre 95% et 80% massique de nickel, et entre 5% et 20% massique d'aluminium. Cette sous-couche peut permettre d'améliorer l'accroche d'une autre couche d'abradable, par exemple lorsque le substrat 32 est métallique. La présence de la sous-couche est optionnelle car l'accroche d'une couche abradable principale peut suffire.

Ensuite, une couche principale d'abradable peut être projetée vers le substrat 32 ; soit directement dessus, soit sur la sous-couche si elle est présente. La couche principale d'abradable peut comprendre de l'aluminium, du silicium, et du polyester. Du nickel ou du fer ou du cuivre ou du nicral peuvent remplacer le silicium. Sa composition peut être adaptée pour améliorer la résistance du joint et l'étanchéité.

La sous-couche peut présenter une épaisseur inférieure à celle de la couche principale. La sous-couche peut présenter une épaisseur comprise entre 0,05 mm et 0,50 mm ; éventuellement égale à 0,10 mm. L'épaisseur de la couche principale peut être comprise entre 0,50 mm et 5,00 mm ; préférentiellement comprise entre 1,00 mm et 3,00 mm.

La figure 6 représente l'étape d'usinage de la deuxième face de la couche d'abradable 36, face qui est à l'opposé du substrat 32. Le précurseur 40 du joint étant représenté en coupe. La sous-couche et la couche principale sont représentées en une seule et même couche d'abradable 36.

Le substrat 32 peut être un ruban avec deux faces opposées selon son épaisseur, dont une face interne 42 et une face externe 44. L'abradable 36 peut également présenter deux faces opposées selon son épaisseur, dont une face interne 46 ou première face 46 qui reste libre, et une face externe 48 ou deuxième face 48 en contact du substrat 32 en le recouvrant.

Suite à la projection de l'abradable, la surface libre 48 de ce dernier peut présenter des aspérités et éventuellement une épaisseur variable. La longueur de la piste abradable, selon l'axe de révolution du joint, peut également varier. Pour rectifier la longueur de la piste abradable et pour en améliorer l'état de surface, la couche abradable 46 est usinée selon une enveloppe 50 prédéterminée. L'abradable 36 peut être usiné par tournage ou par fraisage. Cet enlèvement de matière peut être directement réalisé sur le support. L'usinage de l'abradable peut être adapté pour épouser un carter avec une surface interne en ogive.

La figure 7 représente l'étape de découpe de l'ensemble substrat-abradable du procédé de réalisation du joint abradable pour turbomachine.

Le joint peut être réalisé sous forme de segments angulaires 52 ou secteurs angulaires 52. Par conséquent, suite à l'étape de détente de l'ensemble substrat-abradable, une étape de découpe peut être effectuée. Le précurseur du joint 40 peut être découpé en secteurs angulaires 52, par exemple en six secteurs 52. Une découpe par fil peut être réalisée pour réduire l'épaisseur des traits de coupe 54, pour limiter réchauffement et pour limiter les effets mécaniques de la découpe.

La figure 8 représente l'étape d'application de la couche colle du procédé. Le précurseur du joint étant représenté en coupe.

En vue de sa fixation, une couche de colle 56 est appliquée sur l'abradable, en l'occurrence sur la couche principale 58. La couche de colle 56 est placée à l'opposé du substrat 32 par rapport à l'abradable 36. La colle employée peut être un film de colle époxydique, par exemple avec une masse surfacique de 380 grammes par mètre carré. Un tel film de colle est connu de l'homme du métier, le produit REDUX® 322/380 gsm peut convenir.

Un tel précurseur de joint abradable 40 peut être commercialisé. Il peut être commercialisé en comprenant un substrat sacrificiel 32, une couche d'abradale 36, une couche de colle 56, l'abradable comprenant éventuellement plusieurs strates empilées (58 ; 60).

En complément, le joint peut recevoir un film protecteur 62 sur la colle 56 de sorte à la protéger. Par ailleurs, le précurseur du joint abradable 40, éventuellement sous la forme d'un segment angulaire, peut comprendre un emballage étanche qui l'enveloppe totalement.

La figure 9 représente une première phase de l'étape de fixation du précurseur du joint au carter du procédé de réalisation du joint abradable pour turbomachine.

La fixation du précurseur du joint 40 sur le carter peut s'effectuer de différentes manières. Le précurseur du joint 40 peut être directement fixé à la surface interne d'un carter d'une turbomachine, en plaçant le substrat 32 vers l'intérieur. La fixation peut s'effectuer grâce à la couche de colle 56.

Ou encore, la fixation du précurseur du joint 40 au carter peut s'effectuer simultanément à la réalisation du carter, par exemple lorsque le carter est réalisé en matériau composite. A cet effet, un moule 64 de réalisation du carter est adapté. Celui-ci présente une gorge dans laquelle est placé le précurseur du joint 40. La couche de colle 56 affleure la surface externe 66 du moule 64, et le film de protection de la colle 56 a été enlevé.

La figure 10 représente une deuxième phase de l'étape de fixation du précurseur du joint 40 au carter du procédé.

Une préforme fibreuse 68 peut-être placée contre la surface externe du moule 66. La préforme recouvre le précurseur du joint 40, et en particulier la couche de colle 56 avec laquelle elle est en contact. Elle peut comprendre un matelas fibreux ; par exemple tissé en trois dimensions. Ou encore, la préforme fibreuse 68 peut comprendre un empilement de plis fibreux, par exemple tissés. La préforme 68 peut être pré-imprégnée. Des fibres de verre, de graphite, de carbone peuvent être employées. D'autres inserts utiles peuvent être placés, par exemple des brides de fixation rapportées ou tout autre élément utile.

Suite à la mise en place de la préforme 65, le moule peut être fermé. Cela peut être réalisé en employant une membrane, ou un contre moule plaqué contre la préforme 68 en la compactant. Puis, une résine 70 est injectée dans la cavité de moulage en imprégnant la préforme fibreuse 68. Ce moulage peut être du type RTM pour « Resin Transfer Molding ». Une résine époxy peut convenir dans ce contexte. L'injection s'effectue à chaud ; c'est-à-dire à une température supérieure à 50°C, préférentiellement supérieure à 100°C.

La température favorise la liaison entre la couche abradable 36 et la préforme 68 grâce à la couche de colle 56 qui peut éventuellement se mêler à la résine injectée, au moins partiellement.

Suivant une alternative de l'invention, le carter composite peut être réalisé en injectant une résine chargée contenant des fibres. Les fibres peuvent présenter une longueur inférieure à 10 mm, préférentiellement inférieure à 5 mm, plus préférentiellement inférieure à 2 mm. La longueur peut être une longueur moyenne.

La figure 11 représente un état final de l'étape de fixation du précurseur du joint au carter. A l'issue de l'injection, la résine et la colle polymérisent de sorte que l'ensemble carter-abradable-substrat forme un solide, un bloc de matière. Ce bloc est alors démoulé. Il peut présenter un empilement avec la paroi du carter 28, une couche de colle 56, la couche principale d'abradable 58, la sous-couche 60, le substrat 32. D'autres couches, par exemple intercalaires, peuvent être ajoutées pour réduire le coût du joint ; pour améliorer la résistance mécanique, l'étanchéité, le caractère friable du joint.

Le carter 28 peut être circulaire. Il peut également être formé de demi-coquilles qui sont moulées séparément puis rapportées l'une contre l'autre. Dans le cas de demi-coquilles, trois des six segments angulaires de joints peuvent être associé à chaque demi-coquille. Il est également possible de créer un carter en quartiers, qui comporte quatre, six, huit ou davantage de secteurs angulaires de carter. Le découpage des segments de joint peut être adapté en conséquence.

La figure 12 représente l'étape de suppression du substrat 32 du joint 30.

Le substrat 32 peut présenter un caractère friable ou abradable inadapté, c'est-à-dire qui pourrait dégrader les aubes rotoriques 24 de la turbomachine en cas de contact. Pour dévoiler, libérer l'abradable, le substrat 32 (tracé en pointillés) est enlevé ou supprimé. De même, la sous-couche 60 (tracée en pointillés) peut présenter un caractère friable ou abradable inadapté. Pour dévoiler, libérer la couche principale d'abradable 58, la sous-couche 60 est enlevée ou supprimé. Une fine pellicule de la couche principale 58 peut également être enlevée en même temps que la strate attenante. Le substrat acquiert alors un rôle de support provisoire permettant d'accueillir, de maintenir la couche principale d'abradable 58 depuis l'étape de projection d'abradable jusqu'à l'issue de la fixation au carter 28. La suppression peut s'effectuer par usinage ; par exemple par tournage pour améliorer la circularité. Le fraisage peut être utilisé. Il est également possible de recourir à un procédé chimique ou thermique. L'homme du métier est justement incité à considérer d'autres solutions pour enlever le substrat 32 et/ou la sous-couche 60. A l'issue de l'étape de suppression, la couche principale d'abradable 58 liée au carter peut présenter une composition, une structure homogène axialement et radialement. Elle est essentiellement liée au carter 28 via la couche de colle 56. Sa surface interne peut coopérer avec des extrémités externes d'aubes rotoriques 24 pour assurer une étanchéité dynamique.

Par la suite, la paroi du carter 28 peut recevoir des aubes statoriques qui sont fixées à l'aide de leurs plateformes de fixation. Ces plateformes peuvent venir en contact, en butée contre la couche d'abradable. Cette coopération peut permettre de positionner et de bloquer en rotation les aubes statoriques. Les chaînes de cotes peuvent être précises puisque les bords amont et aval de l'abradable ont été usinés ; en plus d'avoir été précisément positionnés grâce à la gorge du moule. La suppression peut également avoir lieu après l'intégration des aubes statoriques, ou pendant. L'invention vient d'être présentée en relation à un joint abradable 30 de carter externe 28. Cependant, un tel joint 30 peut être adapté pour une virole interne ; par exemple en modifiant la segmentation, la découpe des segments de joint. Il est également possible de réaliser un joint abradable coopérant avec des nervures annulaires, des léchettes ; par exemple pour former un joint labyrinthe. Le joint 30, en particulier sa partie abrabable peut être placée sur le stator ou le rotor de la turbomachine.

Claims (21)

1. Revendications

   1. Procédé de réalisation d'un dispositif d'étanchéité, notamment un joint abradable (30), de carter (28) de turbomachine (2) ; par exemple de carter (28) de compresseur (4 ; 6) de turbomachine axiale (2), caractérisé en ce que le procédé comprend les étapes suivantes : (a) fourniture ou réalisation (104) d'un substrat sacrificiel (32); (b) projection (105) d'une couche de matériau abradable (36 ; 58 ; 60) sur le substrat sacrificiel (32), de sorte à ce que la couche (36) présente deux faces (46 ; 48) opposées selon son épaisseur, la première (46) des deux faces étant contre le substrat (32); (c) fixation (109 ; 110) de l'ensemble substrat-abradable sur un carter (28) de la turbomachine (2) en plaçant la deuxième (48) des deux faces de la couche d'abradable (36) vers le carter (28) ; puis (d) suppression (112) du substrat sacrificiel de sorte à découvrir la première face (48) de la couche d'abradable.
2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lors de l’étape (a) fourniture ou réalisation (104), le substrat sacrificiel (32) est circulaire, et à l'issue de l'étape (b) projection (105), le procédé comprend une étape de découpe (107) de l'ensemble substrat-abradable en segments angulaires (52), préférentiellement la découpe est une découpe par fil.
3. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que lors de l'étape (b) projection (105), le substrat sacrificiel (32) est maintenu sur un support (34), par exemple un mandrin présentant une surface épousant le substrat (32).
4. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lors de l'étape (c) fixation (109 ; 110), le procédé comprend une phase (109) de mise en place de l'ensemble substrat-abradable dans un moule d'injection (64), puis une étape d'injection d'une résine (70) dans le moule (64) de sorte à former le carter (28) en y liant l'ensemble substrat-abradable.
5. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que lors de l'étape (c) fixation (109 ; 110), le procédé comprend une phase de mise en place d'une préforme fibreuse (68) dans le moule (64), en venant contre l'ensemble substrat-abradable de sorte à le recouvrir, la préforme fibreuse (68) formant un renfort du carter (28), et l'injection étant une injection RTM.
6. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lors de l'étape (c) fixation (109 ; 110), l'ensemble substrat-abradable est fixé sur le carter (28) par collage grâce à une couche de colle (56) coopérant avec la couche d'abradable (36).
7. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'à l'issue de l'étape (b) projection (105), l'ensemble substrat-abradable est maintenu pendant au moins 30 minutes à une température supérieure à 100°C, préférentiellement maintenu pendant au moins une heure à une température supérieure ou égale à 150°C.
8. 8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que lors de l'étape (d) suppression (112), le substrat (32) est éliminé par usinage, notamment par tournage ; éventuellement lors de l'étape (d) suppression (112), une pellicule de la couche d'abradable (36) est enlevée, notamment par usinage.
9. 9. Dispositif d'étanchéité, notamment un précurseur de joint abradable (40), pour turbomachine (2), éventuellement de compresseur (4 ; 6) de turbomachine axiale (2), le dispositif comprenant : - un substrat (32) présentant deux faces (42 ; 44) opposées selon son épaisseur ; - une couche en matériau abradable (36) recouvrant une des faces (44) du substrat (32), la couche (36) étant apte à coopérer par abrasion avec une rangée annulaire d'aubes rotoriques (24) de la turbomachine (2) ; caractérisé en ce qu'il comprend en outre une couche de colle (56) appliquée sur la couche d'abradable (36) de sorte que la couche d'abradable (36) soit entre la couche de colle (56) et le substrat (32).
10. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le substrat (32) est un ruban.
11. 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que le ruban est métallique tel en aluminium.
12. 12. Dispositif selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que le substrat (32) et la couche abradable (36) sont circulaires ou forment un arc de cercle.
13. 13. Dispositif selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que le substrat (32) et la couche abradable (36) forment une bobine enroulée.
14. 14. Dispositif selon l'une des revendications 9 à 13, caractérisé en ce que l'épaisseur du substrat (32) est comprise entre 0,05 mm et 5,00 mm ; préférentiellement comprise entre 0,50 mm et 3,00 mm, plus préférentiellement comprise entre 1,50 mm et 2,00 mm.
15. 15. Dispositif selon l'une des revendications 9 à 14, caractérisé en ce que la colle (56) est un film de colle, éventuellement époxydique.
16. 16. Dispositif selon l'une des revendications 9 à 15, caractérisé en ce que la couche d'abradable (36) comprend de l'aluminium et du polyester
17. 17. Dispositif selon l'une des revendications 9 à 16, caractérisé en ce que la couche d'abradable (36) comprend du silicium, ou du nickel, ou du fer, ou du cuivre, ou du nicral.
18. 18. Dispositif selon l'une des revendications 9 à 17, caractérisé en ce que la couche d'abradable (36) est une couche abradable principale (58), le dispositif comprenant en outre une sous-couche (60) entre la couche abradable principale (58) et le substrat (32), éventuellement la sous-couche (60) est essentiellement métallique.
19. 19. Dispositif selon la revendication 18, caractérisé en ce que la sous-couche abradable (60) comprend entre 95% et 80% massique de nickel, et entre 5% et 20% massique d'aluminium.
20. 20. Dispositif selon l'une des revendications 9 à 19, caractérisé en ce qu'il comprend un film de protection (62) contre la couche de colle (56) et/ou un emballage étanche.
21. 21. Turbomachine (2) comprenant un carter (28) avec un dispositif d'étanchéité, caractérisée en ce que le dispositif d'étanchéité est produit selon l'une des revendications 1 à 8 ; et/ou le dispositif d'étanchéité est conforme à l'une des revendications 9 à 20, éventuellement le carter (28) est un carter composite à matrice organique et est formé de deux demi-coquilles.