BR112014013617B1

BR112014013617B1 - Dispositivo de parada axial de uma coroa de estanqueidade, módulo de turbomáquina de aeronave e turbomáquina de aeronave

Info

Publication number: BR112014013617B1
Application number: BR112014013617-3A
Authority: BR
Inventors: Olivier BELMONTE; Sébastien Jean Laurent Prestel
Original assignee: Snecma
Priority date: 2011-12-06
Filing date: 2012-12-04
Publication date: 2021-09-21
Also published as: JP6013501B2; CA2856702A1; CN103975132A; FR2983518A1; EP2788589B1; RU2604475C2; EP2788589A1; BR112014013617A8; FR2983518B1; RU2014127525A; CA2856702C; WO2013083905A1; US20140341722A1; JP2015500424A; CN103975132B; US9957896B2; BR112014013617A2

Abstract

dispositivo desbloqueável de parada axial de uma coroa de estanqueidade contatada por uma roda móvel de módulo de turbomáquina de aeronave. a presente invenção refere-se a um dispositivo (20) de parada axial de uma coroa de estanqueidade (12) em material passível de abrasão contatada pela periferia de uma roda móvel de módulo de turbomáquina de aero, o dispositivo apresentando um eixo central de referência, dito primeiro eixo (4) e compreendendo: - um suporte (30) que apresenta uma abertura de suporte (32) que define uma pista circular (34) centrada sobre um segundo eixo (36) espaçado do eixo (4); - uma peça de batente axial (46) apresentando uma passagem de extração (48) centrada sobre um terceiro eixo (50) espaçado do eixo (36) e definindo em sua periferia uma pista circular complementar (52) que coopera com a pista (34), de maneira a permitir uma rotação da peça (46), segundo o eixo (36), entre uma posição de batente axial para a coroa de estanqueidade , e uma posição de extração dessa coroa pela passagem de extração (48).

Description

DESCRIÇÃO CAMPO TÉCNICO

[001] A presente invenção refere-se a um dispositivo de parada axial de uma coroa de estanqueidade em material passível de sofrer abrasão, contatada pela periferia de uma roda móvel de módulo de turbomáquina de aeronave.

[002] A invenção se refere mais particularmente a um dispositivo de parada axial para a coroa de estanqueidade de um primeiro estágio de módulo de turbomáquina, de preferência uma turbina de baixa pressão.

[003] A invenção se refere a todos os tipos de turbomáquinas de aeronave, em particular os turborreatores e os turbopropulsores.

ESTADO DA TÉCNICA ANTERIOR

[004] Em um módulo de turbomáquina de aeronave, em particular uma turbina baixa pressão, as rodas móveis se alternam com rodas com palhetas fixas, ditas distribuidoras. Uma coroa de estanqueidade em material passível de sofrer uma abrasão é disposta em torno de cada roda móvel, que contata essa coroa com elementos periféricos ditos "polidos", a fim de limitar os escapamentos no nível do veio principal da turbomáquina.

[005] Sobre as turbomáquinas existentes, determinados elementos devem poder ser desmontados, a fim de serem controlados e/ou substituídos. É notadamente o caso para determinadas coroas de estanqueidade, em particular aquela associada à primeira roda móvel da turbina de baixa pressão. Nesse caso, a coroa segmentada deve ser extraída setor por setor, de preferência sem que seja necessário retirar a roda móvel. A extração é feita, então, entre o cárter e a roda móvel, quando o espaço entre esses dois elementos o permite.

[006] Nas soluções convencionais da técnica anterior, a coroa de estanqueidade da primeira roda móvel da turbina de baixa pressão é associada a um dispositivo de parada axial do tipo anel fendido de seção em forma de C. Uma lingueta anular de retenção do anel, assim como uma lingueta anular de retenção do cárter são todas duas inseridas no cavado do C, que fica ele próprio em apoio axial contra uma parte da turbina alta pressão adjacente.

[007] Assim, para extrair os setores angulares de coroa, é preciso retirar o módulo de turbina baixa pressão, depois desencaixar o anel fendido por translação para a frente. Os setores podem em seguida ser deslizados através do espaço restrito delimitado entre a periferia da roda móvel e o cárter.

[008] Todavia, essa solução é perfectível no sentido de o espaço restrito delimitado entre a roda móvel e o cárter se mostra às vezes muito estreito para considerar uma extração / inserção dos setores angulares de coroa de estanqueidade. Por outro lado, além dos riscos de perda do anel fendido de bloqueio, é observado que a desmontagem e a remontagem deste impacta negativamente a duração de manutenção ligada a essas operações.

EXPOSIÇÃO DA INVENÇÃO

[009] A invenção tem, portanto, por finalidade prevenir pelo menos parcialmente os inconvenientes mencionados acima, relativos às realizações da técnica anterior.

[0010] Para isto, a invenção tem por objeto um dispositivo de parada axial de uma coroa de estanqueidade em material passível de abrasão destinada a ser contatada pela periferia de uma roda móvel de módulo de turbomáquina de aeronave, esse dispositivo apresentando um eixo central de referência, dito primeiro eixo.

[0011] De acordo com a invenção, o dispositivo compreende: - um suporte que apresenta uma abertura de suporte que define uma pista circular centrada sobre um segundo eixo paralelo a esse primeiro eixo e espaçado deste; e - uma peça de batente axial que apresenta uma passagem de extração centrada sobre um terceiro eixo paralelo a esse segundo eixo e espaçado deste, a peça de batente definindo em sua periferia uma pista circular complementar que coopera com essa pista circular do suporte, de maneira a permitir uma rotação dessa peça de batente relativamente a esse suporte conforme esse segundo eixo, entre uma posição de batente axial para a coroa de estanqueidade, e uma posição de extração dessa coroa por essa passagem de extração, o afastamento entre o primeiro e o terceiro eixos sendo mais elevado nessa posição de extração que nessa posição de batente axial.

[0012] A dupla excentricidade do dispositivo, segundo a invenção, permite, por um lado, na posição de batente axial, centrar ao máximo a passagem de extração sobre o primeiro eixo que corresponde, de preferência, o eixo longitudinal da turbomáquina, essa centragem permitindo à peça de batente axial se achar diante e em apoio contra a coroa de estanqueidade, preferencialmente sobre todo o seu contorno. Por outro lado, na posição de extração, a passagem de extração pode ser largamente descentrada do primeiro eixo, acumulando, por exemplo, ao máximo as duas excentricidades do dispositivo. Isto permite liberar o apoio axial de pelo menos um setor angular de coroa de estanqueidade, que se acha então diante de uma parte da passagem de extração pela qual os setores podem ser extraídos, depois reintroduzidos.

[0013] A invenção oferece uma solução simples, fácil de aplicar, e que não necessita da extração do dispositivo de parada axial fora do módulo de turbomáquina referido, este podendo, por conseguinte, apresentar um caráter imperdível.

[0014] De preferência, o espaçamento entre esse primeiro e esse segundo eixos é idêntico ao espaçamento entre esse segundo e terceiro eixos. Ele poderia naturalmente ser de outra forma, sem sair do âmbito da invenção.

[0015] De preferência, essa passagem de extração é de forma geral circular, centrada sobre esse terceiro eixo. Em relação a isso, a passagem pode apresentar uma repetição de motivos espaçados regularmente segundo sua direção circunferencial, os motivos servindo então de batentes para o anel de estanqueidade.

[0016] De preferência, essa abertura de suporte apresenta um rebordo de suporte axial dessa peça de batente axial, esse rebordo contornando essa pista circular e projetando-se radialmente para o interior a partir deste, e apresentando, de preferência, um entalhe para a extração dessa coroa de estanqueidade.

[0017] De preferência esse suporte apresenta uma periferia desenhada centrada sobre esse primeiro eixo, dedicada à fixação do suporte sobre um cárter do módulo de turbomáquina. Essa periferia desenhada pode simultaneamente ser atravessada pelos meios de fixação do cárter sobre o cárter do módulo adjacente, ou mesmo incluir diretamente esses meios de fixação.

[0018] A invenção tem também por objeto um módulo de turbomáquina de aeronave, compreendendo um cárter, uma roda móvel, uma coroa de estanqueidade em material passível de abrasão contatada pela periferia da roda móvel, assim como um dispositivo de parada axial, tal como descrito acima, cooperando com essa coroa de estanqueidade.

[0019] De preferência, esse primeiro eixo do dispositivo de parada axial é confundido com um eixo longitudinal do módulo axial é confundido com um eixo longitudinal do módulo de turbomáquina.

[0020] De preferência, nessa posição de batente axial, essa coroa de estanqueidade fica em apoio axial em 360 o contra essa peça de batente axial, e nessa posição de extração da coroa, pelo menos um setor angular desta é desprovido de contato axial com essa peça de batente axial, esse setor angular apresentando uma extremidade radial interna em relação axialmente dessa passagem de extração.

[0021] De preferência, essa peça de batente axial fica contida axialmente entre um flange do cárter e esse rebordo de suporte axial.

[0022] Enfim, a invenção tem por objeto uma turbomáquina de aeronave, compreendendo pelo menos um módulo, tal como descrito acima, essa turbomáquina compreendendo, de preferência, meios de fixação desse módulo sobre um outro módulo adjacente, esses meios de fixação permitindo também a fixação do suporte sobre o cárter do módulo.

[0023] Outras vantagens e características da invenção aparecerão na descrição detalhada não limitativa abaixo.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0024] Essa descrição será feita em relação aos desenhos anexados, dentre os quais: - a figura 1 representa uma vista em perspectiva de uma parte de turbina de baixa pressão de turbomáquina de aeronave, conforme um modo de realização preferido da presente invenção; - a figura 2 representa uma vista em corte de um dispositivo de parada axial de uma coroa de estanqueidade da turbina mostrada na figura precedente, o dispositivo de parada axial apresentando-se em uma posição de extração da coroa, essa figura 2 correspondendo também à vista em corte considerada ao longo de linha II-II da figura 2A; - as figuras 2A, 2B e 2C representam vistas em corte consideradas respectivamente ao longo das linhas A-A, B-B e C-C da figura 2; - a figura 3 representa uma vista similar àquela da figura 2, com o dispositivo de parada axial encontrando-se uma posição de batente axial; - a figura 4 representa uma outra vista parcial em perspectiva da turbina de baixa pressão mostrada na figura 1, com determinados elementos purificado por razões de clareza; - a figura 5 representa uma vista frontal daquela mostrada na figura 4; - a figura 6 representa uma vista similar àquela da figura 1, como dispositivo de parada axial em posição de extração da coroa de estanqueidade; - a figura 7 representa uma vista similar àquela da figura 4, com o dispositivo de aparada axial em posição de extração da coroa de estanqueidade; e - a figura 8 representa uma vista similar àquela da figura 5, com o dispositivo de aparada axial em posição de extração da coroa de estanqueidade.

EXPOSIÇÃO DETALHADA DE MODOS DE REALIZAÇÃO PREFERIDOS

[0025] Com referência à figura 1, está representada uma turbina de baixa pressão de turbomáquina de aeronave, de preferência um turbo-reator. A turbina 1 compreende um cárter externo 2, de forma revolucionária centrada sobre o eixo longitudinal 4 da turbina. A turbina é equipada, em alternância, segundo a direção axial, de rodas móveis e de distribuidores fixos. Na figura 1, só a primeira roda, a mais a montante, foi representada.

[0026] Em relação a isso, foi anotado que em toda a descrição, os termos "a montante" e "a jusante"são dados com referência à direção principal de circulação dos gases através da turbina, essa direção estando representada pela seta 6.

[0027] A roda móvel 8, provida de uma pluralidade de pás, é centrada sobre o eixo 4. Em sua periferia, ela apresenta trechos 10 previstos para contatar uma coroa de estanqueidade 12 fabricada em material passível de abrasão, de maneira conhecida do técnico. A coroa é também denominada "anel passível de abrasão".

[0028] Ela é realizada a partir de uma pluralidade de setores angulares de coroa 12a dispostos na continuidade uns dos outros, segundo a direção circunferencial. Ela fica em apoio radial externo contra uma perfuração 14 do cárter 2, assim como em batente axial para baixo através de uma lingueta 16 feita na periferia da coroa, e em apoio contra essa mesma parte do cárter.

[0029] A montante, é previsto um dispositivo 20 de parada axial da coroa, específico na presente invenção. Esse dispositivo permite parar axialmente para cima a coroa de estanqueidade 12. Esse dispositivo é fixado de maneira amovível, por exemplo, por parafusos com porcas 18, sobre um flange 22 do cárter 2, que forma, no caso, ressalto radialmente para o interior. Para isto, o dispositivo apresenta uma periferia desenhada 26 centrada sobre o eixo 4, cada ressalto sendo atravessado por um parafuso com porca 18.

[0030] No modo de realização preferido representado, esses mesmos parafusos com porca 18 asseguram a fixação do flange 22 com um flange 24 do cárter da turbina de baixa pressão adjacente.

[0031] O dispositivo 20 vai então ser detalhado, com referência às figuras 2 a 3.

[0032] Inicialmente, o dispositivo 20 apresenta um suporte 30 equipado dessa periferia desenhada 26, centrada sobre o eixo central de referência do dispositivo, correspondente ao eixo 4, quando o dispositivo 20 está montado sobre a turbina 1. Por conseguinte, esse eixo será referenciado com 4, e dito primeiro eixo.

[0033] O suporte 30 apresenta uma abertura de suporte 32, definindo uma pista circular 34 centrada sobre um segundo eixo 36 paralelo ao primeiro eixo, e espaçado deste de um valor "E1".

[0034] Além disso, a abertura de suporte 32 apresenta um rebordo 40 que contorna a pista circular 34 e projetando-se radialmente para o interior a partir desta. O rebordo 40 apresenta quanto a ele um entalhe 42 para a extração da coroa de estanqueidade, como será descrito a seguir.

[0035] O rebordo 40 tem por função suportar axialmente um outro elemento do dispositivo 20, a saber uma peça de batente axial para a coroa, referenciada com 46.

[0036] A peça de batente axial 46 apresenta uma passagem de extração 48 centrada sobre um terceiro eixo 50 paralelo ao segundo eixo 36, e espaçado deste de um valor "E2" preferencialmente idêntico a E1.

[0037] Além disso, a peça 46 define em sua periferia uma pista circular complementar 52 que coopera com a pista circular 34 do suporte 30, sendo, portanto, também centrada sobre o eixo 36. As duas pistas 34, 52 apresentam, portanto, diâmetros sensivelmente idênticos.

[0038] A dupla excentricidade prevista no meio do dispositivo 20 permite adotar duas posições distintas por simples rotação da peça de batente 46 em torno de seu eixo 36, relativamente ao suporte 30. Essas duas posições permitem respectivamente o desbloqueio e o bloqueio do dispositivo de parada axial 20.

[0039] Trata-se de uma posição de extração da coroa pela passagem de extração 48, tal como representada na figura 2, e de uma posição de batente axial para a coroa de estanqueidade, tal como representada na figura 3.

[0040] Na posição de extração, a passagem 48 é descentrada no máximo do eixo 4. O valor da excentricidade correspondente à soma dos valores E1 e E2. Por conseguinte, a espessura do dispositivo 20, na direção radial, é muito variável ao longo da direção circunferencial. Com efeito, do lado diametralmente oposto ao entalhe 42, o suporte apresenta a espessura radial a mais elevada, da mesma forma que a peça 46 dispõe também da espessura radial a mais elevada. A soma das duas espessuras radiais é, por conseguinte muito importante, conforme visível na figura 2A.

[0041] Ao contrário, do lado do entalhe 42, o suporte 30 apresenta a espessura radial a menor, da mesma forma que a peça 46 dispõe também da espessura radial a menor. A soma das duas espessuras radiais, representada na figura 2C, é, por conseguinte, mínima, e largamente inferior àquela da figura 2A. A título indicativo, a figura 2B representa a espessura radial média do dispositivo, tal como encontrada entre as partes extremas mencionadas acima.

[0042] Conforme será descrito a seguir, a defasagem radial da passagem de extração 48 permite considerar a extração dos setores angulares de coroa 12a por essa mesma passagem, no nível de sua parte descentrada superposta com o entalhe 42 do rebordo de suporte.

[0043] Na posição de batente radial mostrada na figura 3, a passagem 48 é centrada sobre o eixo 4, por compensação das excentricidades E1, E2. Os eixos 4 e 50 são, por conseguinte confundidos, implicando um afastamento nulo entre estes.

[0044] Assim, a espessura 54 do dispositivo 20 na direção radial permanece sensivelmente idêntica ao longo da direção circunferencial. Com efeito, do lado diametralmente oposto ao entalhe 42, o suporte apresenta a espessura radial a mais elevada, enquanto que a peça 46 dispõe da espessura radial a menor. A soma das duas espessuras radiais é sensivelmente idêntica àquela do lado do entalhe 42, o suporte 30 apresentando a espessura radial a menor, enquanto que a peça 46 dispõe da espessura radial a mais elevada.

[0045] Conforme será descrito a seguir, a centragem da passagem de extração 48 permite à peça 46 constituir um batente axial para a coroa, ao longo desta.

[0046] Com efeito, com referência às figuras 1, 4 e 5, pode-se perceber o dispositivo 20 instalado sobre o flange 22 do cárter 2, em posição de batente axial na qual a coroa de estanqueidade 12 está em apoio axial em 360 o contra a peça de batente axial 46, no nível de uma extremidade radialmente interna desta. Para isto, a montante, a coroa 12 apresenta uma garra de apoio 60 em ressalto axialmente para cima, e em contato dessa extremidade radialmente interna da peça 46, conforme visível na figura 1, assim como na figura 4 na qual a coroa 12 foi unicamente representada de maneira esquemática.

[0047] Trata-se no caso de uma posição bloqueada, também dita ativa, na qual o dispositivo 20 permite reter a coroa 12 em translação. Nessa posição, a periferia desenhada 26 do suporte 30 é fixada firmemente contra o flange 22 do cárter 2, do lado inferior, enquanto que a peça 46 se acha contida axialmente entre esse mesmo flange 22 e o rebordo 40 do suporte 30. Esse aperto impede o deslocamento da peça de batente 46 durante o funcionamento da turbina, e impede em particular sua rotação sobre a pista 34.

[0048] Com referência no momento às figuras 6 a 8, pode-se perceber o dispositivo 20 em posição de extração, na qual a turbina baixa pressão foi desmontada, e na qual esse dispositivo de parada axial 20 foi desassociada do flange 22 por retirada ou desaperto das porcas 18. Todavia, o suporte 30 e a peça 46 permanecem retidos para cima pelo flange de cárter 22 que se estende suficientemente na direção radial para o interior, implicando que o dispositivo 20 não pode escapar da turbina. Ele apresenta, por conseguinte um caráter imperdível.

[0049] A peça 46, que não fica, portanto, mais contida entre o flange 22 e o rebordo 40, foi, portanto, levada facilmente de sua posição de batente à sua posição de extração, por simples rotação em torno de seu eixo 36. Conforme evocado anteriormente, nesta última posição, a passagem de extração 48 é descentrada e permite notadamente liberar uma parte do entalhe 42 do rebordo 40. No nível desse entalhe, a garra de apoio 60 da coroa 12 não está mais em contato com a peça 46, conforme é melhor visível na figura 6, assim como na figura 7, na qual a coroa 12 foi unicamente representada de maneira esquemática. Assim, a coroa 12 não fica mais em apoio axial sobre todo o seu contorno contra a peça de batente 46. Em outros termos, pelo menos um setor angular da coroa 12, situada próximo do entalhe 42, é desprovido de contato axial com a peça de batente 46, esse setor angular apresentando, com efeito, uma extremidade radial interna diante axialmente da passagem de extração 48 e desse mesmo entalhe 42.

[0050] Por conseguinte, é possível extrair esses setores de coroa um a um, conservando a roda móvel 8 no lugar, fazendo-se deslizar cada setor para a frente através do entalhe 42 e a parte descentrada da passagem 48.

[0051] Naturalmente, as operações descritas acima são realizadas na ordem inversa, quando se trata de remontar a coroa 12 no espaço entre o cárter 2 e a roda 8.

[0052] Naturalmente, diversas modificações podem ser fornecidas pelo técnico à invenção que acaba de ser descrita, unicamente a título de exemplos não limitativos.

Claims

1. Dispositivo (20) de parada axial de uma coroa de estanqueidade (12) em material passível de abrasão, destinada a ser contatada pela periferia de uma roda móvel (8) de módulo de turbomáquina de aeronave, esse dispositivo apresentando um eixo central de referência (4), dito primeiro eixo, caracterizadopelo fato de compreender: - um suporte (30) que apresenta uma abertura de suporte (32), definindo uma pista circular (34) celebrada sobre um segundo eixo (36) paralelo a esse primeiro eixo (4) e espaçado deste; e - uma peça de batente axial (46) que apresenta uma passagem de extração (48) centrada sobre um terceiro eixo (50) paralelo a esse segundo eixo (36) e espaçado deste, a peça de batente definindo em sua periferia uma pista circular complementar (52) que coopera com essa pista circular (34) do suporte, de maneira a permitir uma rotação dessa peça de batente relativamente a esse suporte, conforme esse segundo eixo (36), entre uma posição de batente axial para a coroa de estanqueidade (12) , e uma posição de extração dessa coroa por essa passagem de extração (48), o afastamento entre o primeiro e o terceiro eixos (4, 50) sendo mais elevado nessa posição de extração que nessa posição de batente axial.

2. Dispositivo de parada axial, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de o espaçamento entre esse primeiro e esse segundo eixos (4, 36) ser idêntico ao espaçamento entre esse segundo e esse terceiro eixos (36, 50).

3. Dispositivo de parada axial, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizadopelo fato de essa passagem de extração (48) ser de forma geral circular, centrada sobre esse terceiro eixo (50).

4. Dispositivo de parada axial, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizadopelo fato de essa abertura de suporte (32) apresentar um rebordo (40) de suporte axial dessa peça de batente axial (46), esse rebordo contornando essa pista circular (34) e projetando-se radialmente para o interior a partir desta, e apresentando, de preferência, um entalhe (42) para a extração dessa coroa de estanqueidade (12).

5. Dispositivo de parada axial, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizadopelo fato de esse suporte (30) apresentar uma periferia desenhada (26) centrada sobre esse primeiro eixo (4) dedicada à fixação do suporte sobre um cárter (2) do módulo de turbomáquina.

6. Módulo (1) de turbomáquina de aeronave, caracterizado pelo fato de compreender um cárter (2), uma roda móvel (8), uma coroa de estanqueidade (12) em material passível de abrasão contatada pela periferia da roda móvel (8), assim como um dispositivo de parada axial (20), como definido em qualquer uma das reivindicações precedentes, cooperando com essa coroa de estanqueidade (12).

7. Módulo (1) de turbomáquina, de acordo com a reivindicação 6, caracterizadopelo fato de esse primeiro eixo (4) do dispositivo de parada axial (20) ser confundido com um eixo longitudinal do módulo de turbomáquina.

8. Módulo (1) de turbomáquina, de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizadopelo fato de nessa posição de batente axial, essa coroa de estanqueidade (12) ficar em apoio axial sobre 360 o contra essa peça de batente axial (46) e pelo fato de nessa posição de extração da coroa, pelo menos um setor angular desta ser desprovido de contato axial com essa peça de batente axial, esse setor angular apresentando uma extremidade radial interna em relação axialmente a essa passagem de extração (48).

9. Módulo (1) de turbomáquina, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 8, caracterizadopelo fato de essa peça de batente axial (46) do dispositivo, de acordo com a reivindicação 4, ficar contida axialmente entre um flange (22) do cárter (2) e esse rebordo de suporte axial (40).

10. Turbomáquina de aeronave, compreendendo pelo menos um módulo (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 9, caracterizadapelo fato de essa turbomáquina compreenderem, de preferência, meios de fixação (18) desse módulo (1) sobre um outro módulo adjacente (26), esses meios de fixação (18) permitindo também a fixação do suporte (30) sobre o cárter (2) do módulo (1).