FR2643416A1 - Carter pour machine tournante, notamment pour un turbomoteur, et son procede d'assemblage - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un stator pour une machine tournante comprenant un carter qui comporte au moins deux segments 76a, 76b qui se chevauchent dans la direction circonférentielle. Ce stator est caractérisé en ce que le premier segment 76a présente une fente 102 s'étendant circonférentiellement, dans l'extrémité 78a du segment, et le second segment 76b comporte un organe de fixation 104 qui s'étend radialement à travers la fente 102, de manière à permettre un mouvement de glissement circonférentiel entre les deux segments 76a, 76b, et qui s'étend dans une direction non radiale de manière à maintenir le premier segment 76a espacé radialement du second segment 76b tout en le maintenant dans le sens radial par rapport à ce second segment 76b.

Description

La présente invention concerne des machines tournantes et plus

particulièrement un stator comportant un carter, tel qu'un carter interne, qui est adjacent à un circuit d'écoulement d'un fluide de travail. Cette invention a été développée dans le domaine des turboréacteurs pour aéronef et elle s'applique à des machines tournantes utilisées dans d'autres domaines, machines qui emploient un carter formé de segments circonférentiels adjacents au

circuit d'écoulement d'un fluide de travail.

Un exemple d'une machine tournante à flux axial est

un turboréacteur du type utilisé pour propulser un aéronef.

Un turboréacteur d'aéronef comprend habituellement une section de compression, une section de combustion et une section de turbine. Un circuit d'écoulement annulaire pour des gaz de travail s'étend axialement à travers le moteur. Un stator s'étend axialement à travers le moteur et autour du - circuit d'écoulement du fluide de travail. Un rotor s'étend axialement à travers les sections du moteur et il est situé vers l'intérieur par rapport au stator. Le rotor comporte des rangées d'ailettes rotoriques qui s'étendent vers l'extérieur à partir du rotor, en travers du circuit d'écoulement du fluide de travail, à la fois dans les sections de turbine et

de compression.

Le stator comprend un carter du moteur qui délimite le circuit d'écoulement du fluide de travail et qui est disposé à l'extérieur du rotor. Des rangées d'aubes statoriques s'étendent vers l'intérieur à partir du carter du moteur et en travers du circuit d'écoulement du fluide de travail, jusqu'à proximité immédiate du rotor. Les rangées d'aubes statoriques sont disposées en amont de rangées associées d'ailettes rotoriques, afin de canaliser les gaz de travail en direction de la rangée d'ailettes rotoriques

situées en aval.

Un exemple d'un turboréacteur comportant un stator et un rotor est donné dans le brevet U.S. 4 627 233. Dans cette construction le stator comporte un carter externe et une paroi délimitant le circuit d'écoulement du fluide de travail, laquelle est formée d'une pluralité de segments de paroi s'étendant circonférentiellement, tel que le conduit 34 et les aubes statoriques 32. Un carter interne réalisé sous la forme d'un élément d'étanchéité 86 s'étend circonférentiellement entre le carter externe et les éléments de paroi, afin de former une chambre d'air de refroidissement située à l'extérieur du carter interne et d'empêcher que les gaz très chauds provenant du circuit d'écoulement du fluide de travail ne se mélangent avec l'air de refroidissement dans la chambre ou que l'air provenant de la chambre d'air de refroidissement ne passe dans le circuit d'écoulement des gaz

de travail.

L'organe d'étanchéité peut être formé d'une mince tôle métallique et il peut être constitué d'une seule pièce continue dans le sens circonférentiel. Cependant la continuité dans le sens circonférentiel peut se traduire par le fait que l'élément d'étanchéité se fissure ou se plisse pendant les conditions de fonctionnement transitoires du moteur, du fait que le carter externe change de diamètre à un degré différent par rapport au carter interne, en réponse aux

conditions thermiques transitoires du moteur.

Un second exemple d'une structure de moteur utilisant des aubes statoriques et des ailettes rotoriques à l'intérieur d'un carter externe est décrit dans le brevet 4 431 373. Dans ce brevet la section de compression du moteur comporte un carter interne et un carter externe ou manchon annulaire. Le carter externe est fixé au carter interne et il assure la mise en position des segments dans le sens circonférentiel autour du rotor, pendant le fonctionnement du moteur. Le carter interne s'étend axialement dans le moteur,

à l'extérieur d'un circuit annulaire pour les gaz de travail.

Le carter interne est formé d'une pluralité de segments arqués qui sont adjacents les uns aux autres dans le sens circonférentiel. Les segments arqués adjacents sont espacés les uns des autres dans le sens circonférentiel, en laissant

un jeu circonférentiel G entre eux.

S15 Le moteur comporte également une pluralité de tubes de refroidissement qui s'étendent circonférentiellement autour de l'extérieur du carter externe. Les tubes de refroidissement projettent de l'air de refroidissement, dans des conditions de fonctionnement du moteur présélectionnées, afin d'ajuster le jeu radial entre le carter interne et le rotor. Lorsque de l'air de refroidissement est projeté sur le carter externe, ce carter externe se contracte et il se déplace vers l'intérieur, pour atteindre un diamètre plus petit, ce qui force le carter interne à prendre un diamètre plus petit et ce qui diminue le jeu G entre les segments arqués adjacents, ainsi que le jeu radial entre le rotor et

le stator.

Le jeu circonférentiel G entre les segments arqués adjacents permet un segment d'encaisser, par glissement, le mouvement vers l'intérieur et vers l'extérieur du carter externe. Ce jeu diminue la résistance opposée par le carter interne au mouvement du carter externe et il évite également l'écrasement ou l'expansion du carter interne, par le carter externe, dans le cas de conditions de fonctionnement pour lesquelles le carter externe a un diamètre différent de celui du carter interne, ainsi que cela peut se produire pendant des conditions de fonctionnement transitoires du moteur, par suite de différences de dilatation thermique entre les

carters interne et externe.

Ainsi qu'il est représenté sur la figure 4 du brevet US 4 431 373, les segments arqués adjacents se chevauchent les uns les autres afin d'assurer l'étanchéité. Suivant une variante, un moyen d'étanchéité, tel qu'un joint à rainure et languette, s'étend circonférentiellement entre les segments

arqués adjacents du carter interne.

Indépendamment des constructions précitées, les scientifiques et ingénieurs travaillant sous la direction de la demanderesse cherchent à développer des carters internes ayant une durée de vie en fatigue acceptable, permettant des variations de diamètres du carter externe et du carter

interne et empêchant le mouvement des gaz.

La présente invention est basée en partie sur la reconnaissance du fait que la dilatation et la contraction du carter externe peuvent ne pas se produire uniformément et que le contact entre le carter externe et le carter interne peut amener la structure adjacente à exercer des forces de frottements inégales sur des segments arqués adjacents, en amenant certains segments à se déplacer davantage que d'autres segments dans les directions circonférentielle et radiale. Ceci peut amener des segments se chevauchant à se déplacer radialement ou circonférentiellement au point de cesser d'être dans une relation de chevauchement étroite empêchant l'écoulement des gaz entre une chambre située d'un côté du carter interne et le circuit d'écoulement du fluide de travail se trouvant de l'autre côté du carter. Suivant la présente invention un- stator pour turbomoteur comporte un carter s'étendant circonférentiellement par rapport au circuit d'écoulement et comportant au moins deux segments s'étendant circonférentiellement, lesquels sont espacés dans le sens circonférentiel, en laissant un jeu ou intervalle entre eux, se chevauchent dans le sens circonférentiel et sont en contact à glissement l'un avec l'autre, l'un des segments comportant une fente tandis que l'autre segment comprend un organe de fixation qui s'étend radialement à travers la fente afin de retenir le segment fendu dans le sens radial, la fente s'étendant circonférentiellement afin de permettre un

mouvement circonférentiel entre les segments.

Suivant une autre forme d'exécution de la présente invention l'organe de fixation s'étend entre une paire de plaques s'étendant axialement et circonférentiellement, lesquelles sont espacées radialement afin de recevoir le segment fendu, de manière qu'il soit emboîté, si bien que les deux plaques chevauchent le segment adjacent afin de constituer deux joints d'étanchéités s'étendant circonférentiellement pour le jeu circonférentiel entre les

segments adjacents.

Suivant une forme d'exécution de la présente invention la fente comporte une extrémité située entre l'extrémité emboîtée du segment et l'organe de fixation afin de limiter, à une valeur maximale prédéterminée, le mouvement

circonférentiel relatif entre les segments adjacents.

Suivant une forme d'exécution détaillée 'de la présente invention, l'organe de fixation disposé dans la fente a une épaisseur qui est légèrement supérieure à l'épaisseur radiale du segment présentant la fente, afin de pré-ajuster le jeu radial entre le segment emboîté et les deux plaques, et de réduire ainsi au minimum la fuite tout en assurant un jeu approprié pour réduire le frottement entre

les segments adjacents.

L'invention a également pour objet un procédé d'assemblage d'un turbomoteur caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à former un carter externe continu dans le sens circonférentiel, qui est adapté de manière à s'étendre autour du circuit d'écoulement des gaz de travail, à former un carter interne libre constitué d'une pluralité de segments s'étendant circonférentiellement, chacun de ces segments chevauchant le segment adjacent dans la direction circonférentielle et étant capable d'être en contact à glissement avec les autres segments dans la direction circonférentielle, ces segments adjacents comportant, à chaque extrémité, une fente s'étendant circonférentiellement dans l'un des segments, cette fente ayant deux extrémités, alors que l'autre segment comporte un organe de fixation qui s'étend radialement dans la fente et entre les extrémités de celle-ci, afin de limiter le mouvement circonférentiel relatif entre les segments, et à installer le carter interne libre en tant qu'unité qui est maintenue assemblée par la construction à organe de fixation et fente de manière à aligner positivement ces segments à la fois dans les directions circonférentielle et axiale, et à fixer le carter interne au carter externe de telle façon que le carter interne soit espacé radialement, sur au moins une portion du carter interne, du carter externe et qu'il soit maintenu en position par ce carter externe. Une caractéristique principale de la présente invention est constituée par un stator pour un turbomoteur qui comporte un carter interne formé d'une pluralité de segments arqués qui sont espacés les uns des autres dans le sens circonférentiel. Au moins un segment chevauche le segment adjacent dans la direction circonférentielle et il comporte un organe de fixation qui s'étend radialement à partir de l'extrémité du segment de manière à être en contact à glissement avec le segment adjacent. Une autre caractéristique est constituée par une fente prévue dans le segment adjacent. L'organe de fixation est disposé dans la

fente afin de permettre un mouvement circonférentiel relatif.

Dans une forme d'exécution, la fente est fermée dans la direction circonférentielle afin de limiter, à une valeur maximale prédéterminée, le jeu circonférentiel qui résulte du mouvement circonférentiel relatif. Dans une forme d'exécution détaillée, la fente a deux extrémités dans le sens circonférentiel lesquelles sont toutes les deux rencontrées par l'organe de fixation afin de limiter le mouvement circonférentiel relatif entre les segments adjacents, dans les deux directions circonférentielles. Dans une forme d'exécution de la présente invention, le segment portant l'organe de fixation comporte une paire de plaques s'étendant circonférentiellement et axialement. Ces plaques chevauchent le segment adjacent. L'organe de fixation est un rivet qui s'étend à travers les deux plaques. Cet organe de fixation comporte une entretoise disposée dans la fente entre les deux plaques. Les plaques sont sollicitées radialement contre l'entretoise par le rivet qui applique une force de compression à l'ensemble. Dans une forme d'exécution détaillée chaque segment est assemblé avec le segment adjacent au moyen d'une liaison à organe de fixation et

fente, afin de constituer un carter interne libre.

Un avantage principal de la présente invention est le bon rendement du moteur qui résulte du blocage du mouvement des gaz entre les chambres du moteur, au moyen d'un carter interne constitué de segments se chevauchant circonférentiellement et qui se trouvent dans une relation de contact à chevauchement dans toutes les conditions de fonctionnement du moteur. Un autre avantage est la facilité d'assemblage qui est due au fait que le carter interne libre comporte des segments adjacents qui sont retenus à l'encontre d'une séparation par glissement pendant sa manipulation, tout en assurant un alignement positif axial et radial des segments du carter interne. Dans une forme d'exécution détaillée, un avantage obtenu est le rendement du moteur et la durabilité du carter qui résulte du fait que l'on évite des liaisons entre segments avec un jeu radial prédéterminé entre segments, tout en réduisant au minimum le jeu radial entre les segments adjacents afin de diminuer la fuite entre ces segments adjacents. Dans une autre forme d'exécution détaillée, un autre avantage est le rendement du moteur qui est dû au blocage des gaz de fuite au moyen de deux joints d'étanchéité reliés par une chambre, en utilisant une paire de plaques s'étendant axialement et circonférentiellement

pour porter l'organe de fixation.

On décrira ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, diverses formes d'exécution de la présente invention, en référence au dessin annexé sur lequel: La figure 1 est une vue en élévation d'un turboréacteur à flux axial, une partie du carter externe étant enlevée afin de faire apparaître une partie de la

section de turbine.

La figure 2 est une vue en coupe, à plus grande échelle, d'une partie de la section de turbine représentée

sur la figure 1.

La figure 3 est une vue en coupe transversale du carter interne de la section de turbine représentée sur la

figure 2, faite suivant la ligne 3-3 de la figure 1.

La figure. 4 est une vue en perspective partielle d'une partie du carter interne représenté sur la figure 3, cette vue étant représentée éclatée afin de montrer la relation entre une plaque interne, une plaque externe et des entretoises disposées dans la fente d'un segment arqué emboîté du carter interne, ainsi que des rivets qui sollicitent radialement les deux plaques contre l'entretoise adjacente. La figure 5 est une vue en perspective, à plus grande échelle, de segments arqués adjacents montrant une construction à fente et organe de fixation permettant un mouvement circonférentiel d'amplitude limitée entre les segments. La figure 6 est une vue en coupe, à plus grande échelle, d'une partie du carter interne représenté sur la

figure 3.

La figure 7 est une vue en coupe d'une variante d'exécution de la construction de la figure 6 qui comporte une plaque unique s'étendant à partir d'un segment afin de

chevaucher le segment adjacent.

La figure 8 est une vue en perspective du carter. interne libre avec une plaque interne représentée éclatée par

rapport au segment adjacent.

La figure 1 est une vue en élévation d'une machine rotative à flux axial 10 qui a un axe de rotation Ar. Le moteur comprend une section de compression 12, une section de combustion 14 et une section de turbine 16. Un circuit d'écoulement annulaire 18 pour des gaz de travail s'étend axialement à travers les sections du moteur. Un stator 20 s'étend axialement à travers ces sections afin de délimiter le circuit d'écoulement des gaz de travail. Ce stator comporte un carter externe 22 qui s'étend circonférentiellement autour du circuit d'écoulement des gaz

de travail.

Une pluralité de tubes d'air de refroidissement 24 s'étendent circonférentiellement, dans la section de turbine 16, autour du carter 22. Ces tubes d'air de refroidissement communiquent avec une source d'air de refroidissement telle que la section de compression 12. Les tubes sont adaptés de manière à projeter de l'air de refroidissement sur le carter externe, pendant des conditions de fonctionnement présélectionnées du moteur, afin d'ajuster des jeux

opérationnels internes dans la section de turbine.

La section de turbine 16 comprend une turbine haute pression 26 et une turbine basse pression 28. Une succession d'ailettes rotoriques dans la turbine haute pression, représentées par la seule ailette rotorique 30, s'étendent vers l'extérieur en travers du circuit d'écoulement des gaz de travail. Un ensemble formant un joint d'étanchéité pneumatique externe 31 est fixé au carter externe 22 et il est espacé radialement de la succession d'ailettes

rotoriques, en laissant entre eux un jeu radial.

Dans la turbine basse pression 28 le stator comporte une succession d'aubes statoriques représentées par la seule aube statorique 32. Une paroi 34 délimite le circuit d'écoulement des gaz de travail et elle est profilée de manière à permettre au gaz s'écoulant dans ce circuit de se

détendre à travers la région de transition 36.

La figure 2 est une vue en coupe, à plus grande échelle, d'une partie du turboréacteur 10 représenté sur la figure 1 et elle montre d'une façon plus détaillée des éléments du stator 20, tel que le carter externe 22, la

succession d'aubes statoriques 32 et l'élément de paroi 34.

La paroi 34 est espacée radialement du carter externe en délimitant entre eux une cavité 35 s'étendant circonférentiellement. La paroi 34 comprend une pluralité de segments de paroi arqués qui sont représentés par le seul élément de paroi arqué 37. Chaque segment de paroi à une extrémité amont 38, portant une bride 42, et une extrémité

aval 44 portant une bride 46.

Les brides 42, 46 du segment de paroi sont fixées radialement au carter externe de telle façon que ce carter externe maintienne en position les segments de paroi. Par exemple la bride aval 46 du segment de paroi est fixée au carter externe au moyen d'une paire de brides 48,50 espacées radialement, prévues sur chaque aube, lesquelles sont engagées sur une bride 52 du carter externe et chevauchent la bride aval 46. La bride amont 42 du segment de paroi est engagée dans une bride 54 prévue sur le carter externe et qui assure la fixation de l'extrémité amont du segment à ce carter externe. Chacune des brides 42,46 est capable de se déplacer dans le sens circonférentiel par rapport au carter externe. Un carter interne, tel que le carter interne ou écran 56, est disposé entre la paroi 34 et le carter externe 22. Ce carter interne s'étend circonférentiellement autour du moteur afin de diviser la cavité 35 en une chambre d'air de refroidissement 58 et une région de gaz tampon 62. Ainsi qu'il est représenté sur la figure 2, le carter interne est maintenu prisonnier entre la paroi 34 et le carter externe 22. Une pluralité de trous percés à travers la bride amont 54, représentés par le trou 64, mettent la chambre de refroidissement 58 en communication avec une source d'air de refroidissement amont. Une pluralité de trous percés à travers la bride aval 52, tels que représentés par le trou 66, mettent la chambre d'air de refroidissement 58 en communication avec une région d'air de refroidissement aval 72 du moteur. Un circuit d'écoulement 74 pour l'air de refroidissement s'étend axialement à travers le moteur entre le carter externe 22 et la paroi 34, à travers les trous 64, la chambre 58 et les trous 66. Ce circuit d'écoulement est délimité par le carter interne ou écran 56 qui s'étend

axialement de la bride amont 54 à la bride aval 52.

La figure 3 est une vue en coupe transversale faite suivant la ligne 3-3 de la figure 1, avec des parties

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adjacentes du stator, telles que le carter externe 22 et la paroi 34, supprimées dans un but de clarification afin de représenter uniquement le carter interne 56. Ce carter

interne est formé d'une pluralité de segments arqués c'est-à-

dire au nombre de deux ou davantage. Dans la forme d'exécution représentée il y a quatre segments arqués 76a, 76b, 76c et 76d. Chaque segment a une première extrémité 78 et une seconde extrémité 82. La première extrémité du premier segment est espacée circonférentiellement de la seconde extrémité du deuxième segment, en laissant entre elles un jeu circonférentiel G. Le deuxième segment comporte une paire de plaques 84, 86 qui sont espacées radialement en délimitant entre elles un intervalle radial. Le premier segment s'étend circonférentiellement et axialement dans l'intervalle radial entre les plaques de telle façon que ces plaques chevauchent

le deuxième segment.

La figure 4 est une vue en perspective éclatée illustrant la relation entre le premier segment 76a et le second segment 76b. La paire de plaques comprend la plaque interne 84b et la plaque externe 86b. Chaque plaque peut être fixée au moyen de n'importe quel organe de fixation approprié, par collage, par soudage ou un moyen similaire, au reste du segment. Chaque plaque comprend une première section 88, une deuxième section 92 et une troisième section 94. A la seconde extrémité du deuxième segment, telle que représentée par la seconde extrémité 82b, chaque section est percée d'un trou 96 s'étendant à travers la plaque externe 86b et qui est aligné avec un trou associé 98 percé dans la plaque interne 84b. Le premier segment 76a s'étend a l'intérieur de l'intervalle radial entre les plaques 84b, 86b et il est considéré comme étant le segment emboîté. Ce segment emboîté a une seconde extrémité 82a (non représentée) qui est identique à la seconde extrémité 82b. Le segment emboîté a une première extrémité 78a qui présente trois fentes 102 s'étendant circonférentiellement. Chacune de ces fentes est alignée avec un trou associé dans la plaque interne et dans la plaque externe. Un organe de fixation, tel que représenté par un rivet 104 à l'endroit de chaque paire de trous 98,96, s'étend à travers les trous percés dans les plaques. Une entretoise 106 qui est disposée dans chaque fente, est percée

d'un trou 108 à travers lequel passe le rivet.

La figure 5 est une vue à plus grande échelle d'une partie de la vue en perspective représentée sur la figure 4 et elle montre d'une façon plus détaillée la relation entre l'entretoise 106, la plaque externe 86b et la fente 102 dans la première extrémité 78a du segment emboîté 76a. La fente a une première extrémité 112, une seconde extrémité 114 espacée circonférentiellement de la première extrémité, un côté amont 116 et un côté aval 118 espacés axialement du côté amont, ces côtés s'étendant dans le sens circonférentiel entre les extrémités. L'entretoise 106 a une épaisseur Ts de manière à assurer que les plaques sont espacées l'une de l'autre de la distance prédéterminée Ts. L'épaisseur Ts de l'entretoise

est légèrement plus grande que l'épaisseur Tp des segments.

L'entretoise a un diamètre D qui est égal à la distance entre les côtés 116, 118 de la fente. Dans une variante d'exécution la plaque interne pourrait être supprimée et le rivet pourrait avoir une tête élargie 112 s'étendant par-dessus les côtés de la fente, afin de solliciter radialement le segment emboîté contre la plaque, ainsi qu'il est représenté sur la figure 7. Suivant une autre variante l'organe de fixation pourrait comporter une entretoise pourvue d'un collet chevauchant les côtés de la fente. La figure 6 est une vue en coupe faite suivant la ligne 6-6 de la figure 2 et elle est faite à plus grande échelle afin de montrer la relation entre le premier segment 76a et le deuxième segment 76b. La figure 6 montre plus particulièrement la relation entre la plaque interne 84b et la plaque externe 86b du deuxième segment et l'organe de fixation constitué par l'entretoise 106 et le rivet 104. La différence entre l'épaisseur radiale Ts de l'entretoise 106 et l'épaisseur radiale Tp du segment assure un jeu radial prédéterminé R entre les segments adjacents. Idéalement chaque face du segment 76a est espacée d'une distance R/2 de

la plaque adjacente.

Ainsi qu'il est représenté sur la figure 6, l'emplacement des divers éléments correspond à une condition de fonctionnement du moteur dans laquelle les parties alignées radialement des deux segments se trouvent dans l'état de séparation maximale dans le sens circonférentiel, en laissant l'intervalle circonférentiel G entre eux. Dans cette position des segments l'entretoise 106 est séparée de la distance L1 de la seconde extrémité 114 de la fente 102 dans le segment emboîté 76a. La première extrémité 78a du segment emboîté est espacée de la distance circonférentielle L2 (jeu G) de la partie, alignée radialement, de la seconde extrémité 82b du segment adjacent. Etant donné que la distance L2 est plus petite que la distance L1, pour un jeu G nul, lorsque le carter externe se contracte en forçant le carter interne à prendre son diamètre minimal, l'extrémité 78a du premier segment vient en butée contre le second segment à l'endroit C. La seconde extrémité 114 de la fente n'exerce pas alors des forces de cisaillement sur le rivet 104 par l'intermédiaire de l'entretoise 106. Ceci est préféré à des constructions dans lesquelles le jeu maximal L2 est supérieur à la distance Li et la seconde extrémité 114 de la fente peut se déplacer jusqu'à la position P1 o elle exerce

des forces de cisaillement sur le rivet.

La figure 7 est une vue en coupe d'une variante de la forme d'exécution représentée sur la figure 6, laquelle comporte une entretoise 122 comportant un épaulement 124, à la place de la construction utilisant un rivet 104 et une seconde plaque 84b ou 86b ainsi qu'il est représenté sur la figure 6. La section interne 124 de l'entretoise a une dimension radiale contrôlée. La section externe 126 a la forme d'un disque ayant un diamètre qui permet à l'entretoise de chevaucher la plaque emboîtée 76a dans la direction axiale, dans la direction circonférentielle ou à la fois dans les directions axiale et circonférentielle. Dans cette forme d'exécution particulière la distance L1 est égale à la distance L2 si bien que l'extrémité du segment emboîté vient buter contre la portion, alignée radialement, du segment adjacent, au point C, alors que l'entretoise se trouve en

butée contre la seconde extrémité 114 de la fente.

La figure 8 est une vue en perspective des quatre segments s'étendant circonférentiellement ainsi qu'il est représenté sur la figure 3. Une ouverture locale 132 dans le côté de l'un des segments permet d'introduire, à l'intérieur du moteur, un instrument d'examen qui s'étend à travers un trou externe local percé dans le carter externe, le carter interne 56 et entre les segments de conduit adjacent 34. La plaque interne 84c est représentée en position éclatée afin de montrer la relation entre cette plaque d'une part et les fentes 102, les entretoises 106 et les rivets 104, *en trois emplacements, d'autre part. A l'état assemblé le carter interne est une structure montée libre et il peut être manipulé en tant qu'unité avec les plaques et les constructions à fentesentretoises-rivets permettant un mouvement circonférentiel d'amplitude limité, sans altérer l'orientation des segments les uns par rapport aux autres

pendant le processus d'assemblage.

Pendant l'assemblage l'entretoise 106 est disposée dans chaque fente du premier segment 76b (segment emboîté) et ce segment est glissé dans lesens circonférentiel, vers et dans le second segment 76c. L'entretoise est alignée avec les trous 96, 98 percés dans les plaques 84c, 86c et un rivet 104 est introduit à travers la plaque interne, à travers l'entretoise et à travers la plaque externe. Le rivet, les segments en t8le adjacents et l'entretoise peuvent être constitués de n'importe quel matériau approprié tel que i'alliage de nickel 7232 suivant la norme AMS (Aerospace Material Specification) pour les rivets, l'alliage de nickel AMS 5598 pour les segments et l'alliage de nickel AMS 5536 pour l'entretoise. L'épaisseur de la plaque et les segments arqués est d'environ 0,76 millimètre et l'entretoise est plus épaisse que les segments d'environ 0,07 millimètre afin de permettre un mouvement libre pendant l'assemblage et dans les

conditions de fonctionnement du moteur.

Le rivet est déformé, à son extrémité interne, de manière qu'il chevauche la plaque externe afin de solliciter les plaques contre l'entretoise, cette entretoise déterminant le jeu radial R entre les plaques. Les autres segments sont assemblés avec les segments adjacents et des rivets sont introduits d'une façon similaire jusqu'à ce que le carter interne soit totalement assemblé en constituant une structure libre. Cette structure est déplacée dans sa totalité vers le moteur et elle est glissée vers l'intérieur du carter externe 22 avec des butées sur chaque segment (ainsi qu'il est représenté par la butée 134 sur la figure 2) venant en contact avec la bride aval 52, pour mettre en position dans le sens axial le carter ou écran interne à l'intérieur du carter externe. Les segments de conduit 34 glissent axialement en position, la bride amont 42 de chaque segment de conduit venant en contact avec la bride amont 54 sur le carter externe 22 et les aubes 32 sont montées sur la bride aval 52, sur le carter interne, en chevauchant la bride aval 46 prévu sur le segment de conduit 34 et en venant en contact avec la bride 52 du carter externe de manière à maintenir prisonniers les segments de conduit et le carter interne, en

fixant ainsi ce carter interne au carter externe 22.

Pendant le fonctionnement du turboréacteur représenté sur la figure 1 les gaz de travail passent le long du circuit d'écoulement annulaire 18 qui s'étend axialement à travers le moteur. Ces gaz sont comprimés dans la section de compression 12 et mélangés avec le carburant dans la section de combustion 14. Les gaz et le carburant sont brûlés ensemble afin d'ajouter de l'énergie aux gaz. Les gaz très chaud et à haute pression passent de la section de combustion vers la section de turbine 16 du moteur. Ces gaz se détendent dans la section de turbine, à travers les successions d'ailettes rotoriques, telles que les ailettes rotoriques 30, et les successions d'aubes statoriques, telles que les aubes statoriques 32, afin d'extraire de l'énergie utile à partir

des gaz.

Lorsque les gaz sont déchargés à partir de la succession d'ailettes rotoriques 30 se trouvant à l'extrémité aval de la turbine haute pression 26, ces gaz passent travers la région de transition 36. Ces gaz sont alors soumis à une expansion soudaine dans cette région de transition avant de pénétrer dans la turbine basse pression 28. A cause de la soudaine expansion des gaz de travail, la vitesse des gaz très chaud diminue alors que la pression statique augmente. De la chaleur est transférée à partir des gaz aux segments de paroi adjacents du moteur et aux aubes statoriques situées en aval de la paroi. De l'air de refroidissement passe le long du circuit d'écoulement de l'air de refroidissement qui s'étend, à travers la bride amont 54 vers et dans la chambre 58 et, à partir de là, à

travers la bride aval 52 vers et dans la chambre aval 72.

L'air de refroidissement est confiné à son circuit d'écoulement par le carter ou écran interne 56 s'étendant circonférentiellement. Lorsque de la chaleur est transférée à partir des gaz de travail au carter ou écran interne et au carter externe, le carter interne réagit thermiquement plus rapidement que le carter externe par suite du fait qu'il est plus proche des gaz de travail très chauds et que sa capacité thermique est plus faible que celle du carter externe. Il en résulte que la longueur de chaque segment augmente par rapport au carter externe et que le jeu circonférentiel G entre les portions,

alignées radialement, des segments adjacents 76a,76b diminue.

Du fait que le carter externe continue à recevoir de la chaleur en provenance des gaz de travail, la température de ce carter externe commence à augmenter, ce qui se traduit par

une dilatation thermique du carter externe si bien que celui-

ci tend à prendre un diamètre plus grand. Lorsque le carter externe se déplace vers un diamètre plus grand, le carter interne maintenu prisonnier est déplacé vers l'extérieur avec le carter externe de diamètre accru, de manière à prendre un plus grand diamètre. Le jeu circonférentiel (G) entre les segments adjacents augmente, l'accroissement de ce jeu circonférentiel étant réparti inégalement entre les segments adjacents du fait de l'inégalité de la variation du diamètre du carter externe et des valeurs différentes de la force de frottement qui est exercée, sur le carter interne, par la structure le maintenant prisonnier. Ces forces de frottement différentes résultent de variations de tolérance et d'autres variations structurales, et également de différences dans la force normale exercée, sur le carter interne, par la structure le maintenant prisonnier. Ainsi le mouvement relatif entre des segments adjacent peut être plus grand, pour certaines paires de segments adjacents, que pour

d'autres paires de segments adjacents.

Tandis que les segments du carter interne continuent à être écartés les uns des autres, en provoquant une augmentation du jeu G, l'organe de fixation vient en butée contre la première extrémité 112 de la fente 102, en limitant le jeu circonférentiel à la distance L2. La première extrémité 78a du premier segment tire alors le deuxième segment dans la direction circonférentielle et elle amène l'extrémité emboîtée du deuxième segment à se déplacer circonférentiellement en direction du jeu circonférentiel maximal G entre le deuxième segment et le troisième segment adjacent. Enfin l'extrémité emboîtée du deuxième segment vient en contact avec l'organe de fixation porté par le troisième segment, ce qui amène le jeu circonférenciel entre le troisième segment et le quatrième segment à augmenter. Il en résulte que chacun des segments se partage l'expansion du jeu circonférentiel, en répartissant uniformément la croissance circonférentielle totale de la structure sur la totalité des joints. Ceci évite que la totalité du mouvement circonférentiel se produise entre une seule paire de segments adjacents, avec une ouverture corrélative d'un circuit de fuite entre les segments adjacents, et il en résulte un accroissement du rendement du moteur comparativement aux constructions dans lesquelles l'air de refroidissement ou les gaz de travail sont perdus d'une chambre de moteur à une

autre.

Du fait que de l'air de refroidissement est projeté sur le carter externe, ce carter externe se contracte en diamètre, ce qui amène les segments arqués à prendre un diamètre plus petit. L'entretoise radiale prédétermine le jeu radial entre le segment emboîté et les plaques 84, 86 afin de réduire la force de frottement entre les segments et de faciliter le mouvement relatif entre ces segments. Le jeu radial prédéterminé réduit au minimum la fuite le long d'un circuit d'écoulement qui s'étend à partir de la chambre 58, entre le segment emboîté et la plaque interne, jusqu'au jeu (G), et entre le segment emboîté et la plaque externe, jusqu'au circuit d'écoulement des gaz de travail, dans les conditions de fonctionnement du moteur pour lesquelles la pression dans la chambre est supérieure à la pression dans le circuit d'écoulement. Ce circuit d'écoulement suit un trajet tortueux rencontrant à la fois une expansion soudaine et une contraction soudaine ce qui entraîne additionnellement un accroissement de la résistance à la fuite d'air de refroidissement, d'o une amélioration additionnelle du

rendement du moteur.

La construction représentée sur la figure 7 fonctionne d'une manière similaire à la construction représentée sur la figure 6. Cependant la plaque unique 84b s'étendant circonférentiellement constitue uniquement un joint d'étanchéité à simple chevauchement entre les segments adjacents. Néanmoins l'entretoise et le rivet maintiennent la relation de chevauchement à la fois dans la direction radiale

et dans la direction circonférentielle.

D'autres moyens pourraient être utilisés pour fixer ensemble les plaques, telle qu'une combinaison d'un écrou et d'un boulon à la place d'un rivet ou bien encore on pourrait employer un rivet borgne s'étendant dans la fente uniquement à travers l'une des plaques. En outre la rondelle étagée

pourrait être remplacée par un rivet ayant une plaque large.

La plaque large est semblable au disque 124 mais elle fait

partie intégrante du rivet au lieu de l'entretoise.

Claims (15)

REVENDICATIONS

1.- Stator pour une machine tournante comprenant un circuit d'écoulement (18) pour des gaz de travail, comprenant un premier carter (22) qui s'étend circonférentiellement par rapport au circuit d'écoulement (18) des gaz de travail, un second carter (56) qui est espacé radialement du premier carter (22), qui est maintenu en position, dans le sens radial, par le premier carter (22) et qui comporte au moins deux segments (76a, 76b) qui se chevauchent dans la direction circonférentielle et qui peuvent glisser relativement l'un par rapport l'autre dans la direction circonférentielle, chaque segment ayant une extrémité (78) qui est alignée radialement avec l'extrémité (82) du segment adjacent, en en étant espacée dans la direction circonférentielle de manière à laisser entre eux un jeu circonférentiel (G), caractérisé en ce que le premier segment (76a) présente une fente (102) s'étendant circonférentiellement, dans l'extrémité (78a) du segment, et le second segment (76b) comporte un organe de fixation (104) qui s'étend radialement à travers la fente (102), de manière à permettre un mouvement de glissement circonférentiel entre les deux segments (76a,76b), et qui s'étend dans une direction non radiale de manière à maintenir le premier segment (76a) espacé radialement du second segment (76b) tout en le maintenant dans le sens radial par rapport à

ce second segment (76b).

2.- Stator suivant la revendication 1 caractérisé en ce qu'une entretoise (106) est logée dans la fente (102) du premier segment (76a) et elle est disposée entre la plaque du second segment (76b) et la portion non radiale de l'organe de fixation (104) afin d'établir un jeu dans la direction

radiale pour le premier segment pouvant glisser (76a).

3.- Stator suivant la revendication 2 caractérisé en ce que l'entretoise (122) est une partie de l'organe de fixation.

4.- Stator suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le second segment (76b) comporte une plaque interne (84b) et une plaque externe (86b) qui est espacée radialement de la plaque interne (84b) en délimitant entre elles un jeu radial, chacune des plaques (84b, 86b) chevauchant la fente (102) prévue dans le premier segment (76a), le premier segment (76a) est emboîté dans le jeu radial et l'organe de fixation (104) s'étend entre les deux plaques (84b,86b) afin

d'ajuster le jeu radial entre ces plaques.

5.- Stator suivant l'une quelconque des

revendications 3 et 4 caractérisé en ce que la fente comprend

un côté amont (116) et -un côté aval (118) s'étendant circonférentiellement et l'entretoise (106, 122) est en contact à glissement avec ces côtés (116,118) de la fente

afin d'aligner axialement les segments adjacents (76a, 76b).

6.- Stator suivant la revendication 5 caractérisé en ce que la fente (102) dans le premier segment (76a) est fermée et le premier segment (76a) comporte une extrémité s'étendant axialement qui est disposée entre le jeu (G) et l'organe de fixation (104), afin de limiter la valeur maximale du jeu circonférentiel (G) par la venue en butée de l'extrémité du premier segment (76a) et de l'organe de fixation (104) lorsque les segments (76a,76b) s'éloignent l'un de l'autre en réponse aux conditions de fonctionnement

du moteur.

7.- Stator suivant la revendication 6 caractérisé en ce que le premier carter (22) est un carter externe et le

second carter (56) est un carter interne.

8.- Stator pour un turbomoteur, ce stator s'étendant circonférentiellement autour d'un circuit d'écoulement (18) pour des gaz de travail et comprenant un carter externe (22) qui s'étend circonférentiellement autour du circuit d!écoulement (18) des gaz de travail, une paroi (34) délimitant le circuit d'écoulement (18) des gaz de travail, cette paroi- (34) comportant une pluralité de segments de paroi arqués (37) dont chacun s'étend clrconférentiellement et comporte une bride amont (42) et une bride aval (46) qui sont fixées radialement au carter externe (22) tout en pouvant glisser circonférentiellement, de telle façon que le carter externe (22) assure le maintien de la paroi (34) en position dans le sens radial, un carter interne (56) qui s'étend circonférentiellement autour du moteur et qui est maintenu prisonnier entre le carter externe (22) et la paroi (34) délimitant le circuit d'écoulement (18) des gaz de travail, ce carter interne (56) comportant une pluralité de segments arqués (76a,76b) qui s'étendent circonférentiellement et qui sont espacés les uns des autres dans le sens circonférentiel, en laissant un jeu circonférentiel (G) entre eux, chaque segment (76a,76b) pouvant se déplacer circonférentiellement par rapport au segment adjacent, au moins une paire de segments (76a,76b) adjacents circonférentiellement comportant un premier segment (76a) comprenant une première extrémité (78a), une seconde extrémité (82a) et une fente fermée (102) qui s'étend circonférentiellement dans le segment (78a), ce segment ayant une surface qui délimite la fente (102), cette fente comportant une première extrémité (112) adjacente à la première extrémité (78a) du segment, une seconde extrémité (114) espacée, dans le sens circonférentiel, de la première extrémité (112) de la fente et de la première extrémité (78a) du segment (76a), ainsi qu'un côté aval (118) et un côté amont (116) espacé axialement du côté aval (118), ces côtés (116, 118) s'étendant circonférentiellement entre les extrémités (112,114), un second segment adjacent (76b) comportant une paire de plaques (82b,84b) s'étendant circonférentiellement, lesquelles sont espacées radialement en laissant un jeu radial entre eux, ce second segment (76b) comportant un organe de fixation (104) qui s'étend radialement entre les plaques (82b, 84b), caractérisé en ce que la première extrémité (78a) du premier segment (76a) s'étend entre les plaques (82b,84b) de telle façon que ces plaques chevauchent la fente (102) et que l'organe de fixation (104) s'étende à travers la fente (102) formée dans le premier segment (76a) de manière à constituer un assemblage du type fente et organe de fixation, le carter interne (56) est maintenu en position, dans le sens radial, par le carter externe (22) et il peut subir des variations de diamètre grâce à un mouvement de glissement entre les segments adjacents (76a,76b) dans la direction circonférentielle, mouvement qui est permis par le mouvement circonférentiel de l'organe de fixation (104) dans la fente (102), et l'organe de fixation (104) vient en butée contre la première extrémité (112) de la fente (102) afin de limiter la valeur maximale du jeu circonférentiel (G) entre les segments adjacents (76a,76b) à une valeur prédéterminée et d'empêcher que les plaques (84b,86b) ne puissent se déplacer jusqu'à une position dans laquelle ces plaques ne chevauchent plus le

segment adjacent.

9.- Stator suivant la revendication 8 caractérisé en ce que le carter interne (56) comprend au moins trois segments arqués (76a,76b,76c) et les extrémités adjacentes de chaque paire de segments adjacents comportent un assemblage du type à fente (102) et organe de fixation (104) afin d'amener les jeux circonférentiels (G) entre chaque paire de segments à atteindre une valeur prédéterminée pour des conditions de fonctionnement du moteur qui amènent la première extrémité (112) de la fente (102) de chaque segment à venir en butée contre l'organe de fixation associé (104)

10.Stator suivant la revendication 9 caractérisé en ce que chaque jeu circonférentiel a la même valeur maximale prédéterminée afin de répartir de manière plus régulière le mouvement radial des segments et le mouvement circonférentiel

relatif entre les segments.

11.- Stator suivant l'une quelconque des

revendications 9 et 10 caractérisé en-ce que les plaques sont

constituées par une plaque interne (84b) et une plaque externe (86b), l'organe de fixation (104) s'étend à travers les plaques (84b,86b), il a une première extrémité qui est en contact avec la plaque interne (84b) et qui sollicite cette première plaque vers l'extérieur, dans le sens radial, et il a une seconde extrémité qui vient en contact avec la plaque externe (86b) et qui sollicite cette plaque externe (86b)

vers l'intérieur.

12.- Stator suivant l'une quelconque des

revendications 9 et 10 caractérisé en ce que l'organe de

fixation comporte une entretoise (106) qui est disposée entre les plaques (84b,86b) de manière à écarter ces deux plaques l'une de l'autre, et ces plaques sont sollicitées radialement contre l'entretoise (106), par l'organe de fixation (104), afin d'établir un jeu radial prédéterminé (R) qui est supérieur à l'épaisseur (Tp) du premier segment (76a).

13.- Stator suivant l'une quelconque des

revendications 9 et 10 caractérisé en ce que l'organe de

fixation est attaché à l'une au moins des plaques (84b,86b)

et il s'étend entre ces plaques.

14.- Stator suivant la revendication 13 caractérisé en ce que l'assemblage à fente et organe de fixation comporte une entretoise (106) qui s'étend axialement entre les côtés (116,118) de la fente (102) et radialement entre les plaques (84b,86b) afin d'être en contact à glissement avec les côtés (116,118) de la fente (102) du premier segment (76a) et d'être en butée contre les plaques (84b,86b) pour maintenir écartées, d'une manière positive, les plaques (84b,86b) l'une de l'autre et pour permettre un mouvement circonférentiel relatif entre les segments (76a,76b) tout en

limitant le mouvement axial relatif entre ces segments.

15.- Procédé d'assemblage d'un carter interne et d'un carter externe pour une machine tournante comportant un circuit d'écoulement (18) pour des gaz de travail, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à former un carter externe (22) continu dans la direction circonférentielle, lequel est adapté de manière à s'étendre autour du circuit d'écoulement (18) pour les gaz de travail, à former un carter interne libre (56) constitué d'au moins deux segments (76a,76b) s'étendant circonférentiellement, chacun de ces segments chevauchant le segment adjacent dans la direction circonférentielle et étant capable d'être en contact à glissement avec les segments, dans la direction circonférentielle, les segments adjacents présentant à chaque extrémité tournée dans la direction circonférentielle, une fente (102) s'étendant circonférentiellement dans l'un des segments, cette fente ayant deux extrémités, (112,114) tandis que l'autre segment comporte un organe de fixation (104) qui s'étend radialement à travers la fente (102), entre les extrémités (112,114) de cette fente, afin de limiter le mouvement relatif maximal, dans la direction circonférentielle, entre les segments, à installer le carter interne libre (56) sous la forme d'une unité qui est assemblé par les liaisons à organe de fixation (104) et fente (102), afin d'aligner positivement les segments dans les directions circonférentielle et axiale et à attacher le carter interne (56) ou carter externe (22) de telle façon que le carter interne (56) soit espacé radialement, sur au moins une portion du carter interne (56), par rapport au carter externe (22) et qu'il soit maintenu en position par ce carter externe

(22).