FR2573811A1 - Joint pour plate-forme d'aubes de turbomachine - Google Patents

Abstract

JOINT POUR DIMINUER L'ECOULEMENT DE FLUIDE A TRAVERS UN JEU 30 EXISTANT ENTRE DES PLATES-FORMES 16 D'AUBES. IL COMPREND UNE PAIRE D'ELEMENTS ELASTOMERIQUES 38 S'ETENDANT RADIALEMENT VERS L'INTERIEUR, CHAQUE ELEMENT 38 AYANT UNE PREMIERE FACE 40 S'ETENDANT VERS L'INTERIEUR ET ETANT LIE PAR UNE DEUXIEME FACE 42 A DES PLATES-FORMES ADJACENTES 16, DANS LEQUEL CHAQUE ELEMENT EST DEFORMABLE CIRCULAIREMENT SOUS L'EFFET D'UNE CHARGE CENTRIFUGE DE SORTE QUE LES PREMIERES FACES RESPECTIVES 40 SE RENCONTRENT. APPLICATION AUX MOTEURS A TURBINE A GAZ.

Description

L'invention concerne de manière générale les joints pour turbo-machine et,

plus particulièrement, les joints diminuant l'écoulement de fluide à travers le jeu

existant entre les plates-formes d'aubes de turbo-machine.

S Les turbo-machines telles que les moteurs à turbi-

ne à gaz, comportent classiquement un ou plusieurs ensembles

rotatifs avec un certain nombre de grilles d'aubes rotati-

ves. Par exemple, certains moteurs à turbine à gaz d'avion peuvent comporter une soufflante pour imprimer un mouvement

à d'importants volumes d'air fournissant ainsi la poussée.

Une structure de soufflante classique comporte une série

d'aubes de soufflante s'étendant radialement, décalées cir-

culairement l'une par rapport à l'autre. Ces aubes de souf-

flante peuvent comporter une plate-forme à proximité de leur pied de définir la surface d'écoulement intérieure pour l'air déplacé dans la soufflante. De plus, les aubes de

soufflante peuvent être fixées de manière amovible à un di-

sque pour permettre un assemblage facile et un remplacement

aisé des aubes endommagées.

Il existe classiquement un jeu entre des

plates-formes d'aubes adjacentes qui peut avoir pour résul-

tat des pertes d'air de soufflante au travers si on ne le munit pas d'un joint approprié. Dans le passé on a utilisé occasionellement des joints souples minces entre des plates-formes adjacentes pour établir l'étanchéité de ces

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2- jeux. Un côté du joint est fixé à l'une des plates-formes

d'aubes tandis que l'autre côté pendille sous le jeu de sor-

te que lorsque la soufflante commence de tourner, le joint est poussé radialement vers l'extérieur contre le jeu par la

S force centrifuge réalisant ainsi une étanchéité effective.

Un tel joint est décrit par exemple dans le brevet des Etats

Unis n 4 183 720.

Bien que ces joints soient généralement efficaces,

ils peuvent dans certaines applications se montrer peu sa-

tisfaisants. Par exemple, certaines aubes de soufflante,

telles celles qui utilisent un carter à mi-hauteur, sont en-

levées du disque en les faisant tomber radialement vers l'intérieur. Ce déplacement est nécessaire pour désengager le carter à mi-hauteur avant d'enlever ensuite l'aube. De la même manière, d'autres configurations d'aubages existent qui

nécessitent un déplacement radial de l'aube pendant le mon-

tage et le démontage. Des joints, tels que ceux décrits ci-dessus, vont perturber et restreindre ce déplacement

d'aube et ne conviennent généralement pas pour ces applica-

tions.

La présente invention a pour objets: - de réaliser un nouveau joint perfectionné pour plate-forme d'aube de soufflante; - de réaliser un joint souple de plate-forme d'aube souple qui ne perturbe pas l'enlèvement radial de l'aube;

- de réaliser un nouveau joint élastomérique per-

fectionné qui peut se déformer circulairement sous une char-

ge centrifuge.

La présente invention concerne un joint pour dimi-

nuer l'écoulement de fluide à travers le jeu existant entre des platesformes d'aube circulairement adjacentes dans une

turbomachine. Le joint comporte une paire d'éléments élasto-

mérique s'étendant radialement vers l'intérieur. Chaque élé-

ment a une première face s'étendant vers l'intérieur et est -3

lié par une deuxième face à l'une des plates-formes adjacen-

tes. Chaque élément est déformable circulairement sous une

charge centrifuge de sorte que les premières faces respecti-

ves se rencontrent.

La description qui va suivre se réfère aux figures

annexées qui représentent respectivement: - Figure 1, une vue en coupe latérale partielle

d'un moteur à turbosoufflante qui comporte la présente in-

vention; - Figure 2, une vue de face partielle de la grille

d'aubes de soufflante représentée figure 1.

- Figure 3, une vue en coupe fragmentaire d'un

joint selon la présente invention; -

- Figure 4, une vue du joint de la figure 2 pen-

dant le fonctionnement du moteur; - Figure 5, une vue d'un joint selon un autre mode

de réalisation de la présente invention.

La figure 1 représente une section de soufflante d'un moteur à turbine à gaz. Bien que l'invention décrite et représentée ici le soit pour une section de soufflante d'un moteur à turbine à gaz, il apparaitra clairement qu'elle peut s'appliquer également à d'autres grilles

d'aubes dans une turbomachine.

La section de soufflante 10 comporte une grille d'aubes ou soufflante 12 comprenant une série d'aubes de

soufflante 14 réparties circulairement et s'étendant radia-

lement. Chaque aube 14 a une plate-forme 16 est reliée à

elle et qui a une surface extérieure 18 et une surface inté-

rieure 20. La surface extérieure 18 de la plate-forme 16 dé-

limite partiellement une surface pour le fluide 22 s'écou-

lant dessus. Chaque aube 14 comporte aussi un pied 24 radia-

lement intérieur à la plate-forme 16 et qui est monté de ma-

nière amovible sur un disque 26. La soufflante 12 comporte aussi un carter à mi-hauteur 28 qui est formé par des pièces s'étendant circulairement à partir de côtés opposes de -4-

chaque aube de soufflante 14.

La figure 2 représente une vue de face partielle de la section de soufflante 10. Comme représenté, les plates-formes 16 d'aubes circulairement adjacentes sont de manière générale alignées et il existe entre elles un jeu 30 qui les sépare. De manière à pouvoir enlever une aube 14 du disque 26, il est tout d'abord nécessaire de désengager le carter à mi-hauteur 28. Pour pouvoir faire cela, des moyens de fixation 32 doivent être enlevés de sorte que l'on puisse faire tomber intérieurement l'aube 14 dans un déplacement radial. L'aube 14 peut alors être enlevée du disque 26 en la

faisant glisser axialement hors de la queue d'aronde 34.

On a représenté figure 2, et de manière plus dé-

taillée 3, un joint 36 qui a pour effet de diminuer l'écou-

lement de fluide dans le jeu 30. Le joint 36 comporte deux

éléments élastomériques 38 s'étendant radialement vers l'in-

térieur. Chaque élément 38 a une première face s'étendant vers l'intérieur 40 et opposée à cette dernière une deuxième

face 42 liée à la surface intérieure de la plate-forme 16.

Chaque élément de joint 38 doit avoir une configuration tel-

le qu'il ne perturbe pas l'enlèvement de l'aube 14 du disque

26. Cependant, cette configuration doit permettre une défor-

mation circulaire sous l'effet d'une charge centrifuge, tel-

le celle qui a lieu pendant le fonctionnement du moteur, de sorte que les éléments 38 respectifs se rencontrent. Par exemple, les premières faces 40 des éléments respectifs 38 doivent se rencontrer, comme représenté figure 4. De cette manière, on diminuera l'écoulement de fluide 22 à travers le

jeu 30.

Les figures 3 et 5 représentent d'autres configu-

rations de joint. Chaque configuration sera déformée circu-

lairement sous l'effet d'une charge centrifuge de manière

similaire à celle représentée figure 4. Chaque élément élas-

tomérique 38 de la figure 3 a généralement une section droi-

te trapézoïdale avec la première face 40 et la deuxième face

-5 5 -

42 qui définissent les bases du trapèze. Chaque élément 38 comporte aussi une troisième face en opposition 44. Chacune de ces troisième faces définit un côté du trapèze. Dans un mode de réalisation recommandé, la troisième face 44 définit

S pratiquement la hauteur du trapèze.

Dans le mode de réalisation représenté figure 5, chaque élément élastomérique 38a a une section droite de

forme générale triangulaire avec la deuxième face 42a défi-

nissant un côté du triangle. Une première face ou bord 40a

s'étend radialement vers l'intérieur et forme un sommet op-

posé au côté 42a. Dans un mode de réalisation recommandé de

l'élément élastomérique 38a, la section droite est générale-

ment un triangle rectangle avec le deuxième bord 42a qui en

forme un côté.

En fonctionnement, la soufflante 12 tourne circu-

lairement créant des forces centrifuges sur les aubes 14 et les joints 36. Les joints 36 ont la configuration décrite

ci-dessus pour répondre aux charges centrifuges par une dé-

formation circulaire ou latérale pour diminuer ou fermer le jeu 30. De cette manière, l'air de soufflante ou fluide 22 s'écoulant dans la soufflante 12 ne s'écoulera pas à travers le jeu 30 ou sera diminué de telle manière que cela aura

pour résultat un rendement augmenté du moteur.

Il apparaîtra clairement à l'homme de l'art que la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation spécifique décrit et représenté ici. Non plus qu'elle est

limitée au joint pour plate-forme d'aube de soufflante.

Plutôt elle s'applique également à d'autres aubages de une turbomachine tels que les grilles d'aubes de turbine et de

compresseur. En outre, les configurations de sections droi-

tes trapézoidale et triangulaire des éléments élastomériques 38 et 38a sont représentées à titre d'exemples seulement et

de nombreuses autres configurations géométriques qui réali-

sent le déplacement circulaire nécessaire sont possibles.

-6-

Claims (7)

REVENDICATIONS

1. Dans une turbomachine comportant une grille d'aubes avec

une série d'aubes (14) s'étendant radialement réparties cir-

culairement et, chaque aube ayant une plate-forme (16) déli-

mitant partiellement une surface d'écoulement de fluide, un joint (36) pour diminuer l'écoulement de fluide à travers le

jeu (30) existant entre des plates-formes d'aubes circulai-

rement adjacentes, joint caractérisé en ce qu'il comporte:

- une paire d'éléments élastomériques (38) s'éten-

dant radialement vers l'intérieur, chaque élément (38) ayant une première face (40) s'étendant vers l'intérieur et étant

lié par une deuxième face (42) à des plates-formes adjacen-

tes (16), dans lequel chaque élément est déformable circu-

lairement sous l'effet d'une charge centrifuge de sorte que

les premières faces respectives (40) se rencontrent.

2. Joint selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'en l'absence de charge centrifuge, chaque élément

élastomérique a une section droite de forme générale trapé-

zoidale avec les première (40) et deuxième (42) faces défi-

nissant les bases du trapèze.

3. Joint selon la revendication 2, caractérisé en

ce que chacun des élements élastomériques (38) a une troi-

sième face opposée (44) à la troisième face (44) respective de l'autre élément et en ce que chacune des troisièmes faces

définit un côté du trapèze.

4. Joint selon la revendication 1, caractérisé en

ce que la troisième face (44) définit pratiquement une hau-

teur du trapèze. -

5. Joint selon la revendication 1, caractérisé en

ce qu'en l'absence de force centrifuge, chaque élément élas-

tomérique (38a) a une section droite de forme générale triangulaire avec la deuxième face (42a) définissant un côté

du triangle et la première face (40a) étant un bord et for-

mant un sommet opposé au côté (42a).

6. Joint selon la revendication 4, caractérisé en - 7 '

ce que la section droite est généralement un triangle rec-

tangle avec le second bord formant un des côtés.

7. Moteur à turbine à gaz caractérisé en ce qu'il comporte: S - une soufflante (12) avec une série d'aubes de soufflante (14), chacune des aubes étant-montée de manière amovible sur un disque (26) de sorte que l'enlèvement de l'aube du disque nécessite un déplacement radial de l'aube; - une plate-forme (16) reliée à chacune des aubes

(14) et ayant une surface intérieure (20) et une surface ex-

térieure (18) qui délimite partiellement une surface d'écou-

lement de fluide; - les plates-formes (16) d'aubes adjacentes étant généralement alignées et séparées par un jeu (30) existant entre elles et;

- un élément élastomérique (38a) s'étendant radia-

lement vers l'intérieur, cet -élément ayant une section droi-

te généralement triangulaire et ayant une face (42a) qui est

liée à la surface intérieure (20) et cet élément étant con-

figuré de manière à ne pas perturber l'enlèvement d'aube, mais pouvant être déformé circulairement sous l'effet d'une charge centrifuge de sorte que les éléments (38a) respectifs de plates-formes (16) adjacentes se rencontrent et diminuent

l'écoulement de fluide (32) à travers le jeu (30).

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