FR3018547B1 - HIGH PRESSURE TURBINE DISCHARGE SEALING SYSTEM WITH CURVIC LINK - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un système de refroidissement de turbine à haute pression, la turbine comportant un distributeur (DHP2), un disque de rotor avant (10) et un disque de rotor arrière (11), le distributeur étant disposé entre les disques de rotor avant et arrière, une cavité (14) sous distributeur étant délimitée extérieurement par un pied (25) d'une aube (23) du distributeur et axialement par les disques de rotor, le pied et le disque de rotor arrière délimitant un interstice arrière (16) formant interface de communication entre la cavité et une veine (VT) de turbine, le système comportant : un joint à labyrinthe (52) comportant un revêtement abradable (29) et un labyrinthe (30) délimitant entre eux une section de passage inscrite dans un cercle de rayon R1 inférieur à 50% d'une distance Rm entre une médiane M de la veine et un axe X de la turbomachine au droit de l'aube.The invention relates to a high-pressure turbine cooling system, the turbine comprising a distributor (DHP2), a front rotor disc (10) and a rear rotor disc (11), the distributor being arranged between the rotor discs front and rear, a cavity (14) under distributor being delimited externally by a foot (25) of a vane (23) of the distributor and axially by the rotor discs, the foot and the rear rotor disc delimiting a rear interstice ( 16) forming a communication interface between the cavity and a turbine duct (VT), the system comprising: a labyrinth seal (52) having an abradable coating (29) and a labyrinth (30) delimiting between them a passage section inscribed in a circle of radius R1 less than 50% of a distance Rm between a median M of the vein and an axis X of the turbomachine to the right of the blade.
Description
SYSTEME D'ETANCHEITE ENTRE DISQUES DE TURBINE HAUTE PRESSION AVEC LIAISONSYSTEM FOR SEALING BETWEEN HIGH PRESSURE TURBINE DISKS WITH CONNECTION
CURVICcurvic
DESCRIPTIONDESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE L'invention porte sur le domaine des turbomachines et plus particulièrement sur les systèmes d'étanchéité de turbines à haute pression de turbopropulseurs ou de turbofans.TECHNICAL FIELD The invention relates to the field of turbomachines and more particularly to the sealing systems of turboprops or turbofans turboprops.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURESTATE OF THE PRIOR ART
Une turbine haute pression est généralement disposée dans une veine en sortie de chambre de combustion. Les gaz admis dans la turbine sont très chauds et nécessitent l'utilisation d'un système de refroidissement pour éviter la détérioration des composants présents dans et à proximité de la turbine. Un distributeur de turbine haute pression comporte un tel système de refroidissement alimenté par un flux d'air en provenance du compresseur haute pression. Ce flux d'air est scindé en deux flux différents dès le compresseur haute pression : un flux extérieur et un flux intérieur.A high pressure turbine is generally disposed in a vein at the outlet of the combustion chamber. The gases admitted to the turbine are very hot and require the use of a cooling system to avoid deterioration of the components present in and near the turbine. A high pressure turbine distributor includes such a cooling system powered by a flow of air from the high pressure compressor. This flow of air is split into two different streams from the high pressure compressor: an external flow and an internal flow.
Le flux extérieur est conduit par un réseau de canalisations jusqu'à une virole externe du distributeur puis traverse les aubes du distributeur par l'intérieur. Une première partie de cet air refroidit l'aube en sortant par des orifices situés sur ses surfaces ou arêtes situées dans la veine. La deuxième partie de cet air ressort par le pied de chaque aube, à travers une virole interne de distributeur. Cet air débouche dans une cavité située sous le pied de distributeur et entre un disque de rotor amont et un disque de rotor aval. Plus précisément, la deuxième partie du flux extérieur est éjectée dans la cavité sous distributeur en amont d'un joint à labyrinthe. Ce joint à labyrinthe comporte une combinaison de léchettes et d'un revêtement abradable en vis-à-vis des léchettes. Les léchettes sont disposées sur une paroi de la partie rotor et le revêtement abradable sur une surface fixée au pied des aubes. La pression dans la cavité sous distributeur est maintenue supérieure à la pression dans la veine de turbine. Ceci empêche d'une part la fuite du flux de veine dans la cavité sous distributeur et résulte en un écoulement depuis la cavité vers la veine (gaz issus de la deuxième partie du flux extérieur). Cet écoulement de la cavité vers la veine dans l'intervalle entre les disques de rotor et le pied de distributeur est appelé purge. Dans les technologies actuelles, étant donné que la pression statique du flux de veine diminue à mesure que l'on avance dans la veine, l'essentiel de la deuxième partie du flux extérieur tend à alimenter la purge aval (entre le pied de distributeur et le disque de rotor aval). Ceci se produit au détriment de la purge amont (entre le disque de rotor amont et le pied de distributeur) et oblige à surdimensionner largement le flux extérieur afin d'avoir une purge amont satisfaisante.The external flow is conducted by a network of pipes to an outer shell of the distributor and then passes through the vanes of the distributor from the inside. A first part of this air cools the dawn coming out of orifices located on its surfaces or edges located in the vein. The second part of this air leaves by the foot of each blade, through an inner ring of distributor. This air opens into a cavity located under the distributor foot and between an upstream rotor disc and a downstream rotor disc. More specifically, the second part of the external flow is ejected into the under-distributor cavity upstream of a labyrinth seal. This labyrinth seal has a combination of wipers and an abradable liner vis-à-vis the wipers. The wipers are disposed on a wall of the rotor part and the abradable coating on a surface attached to the blade root. The pressure in the distributor cavity is kept higher than the pressure in the turbine duct. This prevents on the one hand the leakage of the stream of vein in the cavity under distributor and results in a flow from the cavity to the vein (gases from the second part of the external flow). This flow from the cavity to the vein in the gap between the rotor disks and the dispenser foot is called bleeding. In current technologies, since the static pressure of the vein flow decreases as one moves into the vein, most of the second part of the external flow tends to feed the downstream purge (between the distributor foot and the downstream rotor disk). This occurs to the detriment of the upstream purge (between the upstream rotor disk and the distributor foot) and forces to oversize the external flow largely in order to have a satisfactory upstream purge.
Par ailleurs, le flux intérieur est acheminé le long d'un tirant de maintien par serrage de la partie rotor vers un compartiment entre rotors. Ce compartiment entre rotors est situé radialement entre la cavité sous distributeur et le tirant, en étant séparé radialement de la cavité par une paroi intercalée entre les disques de rotor amont et aval.Moreover, the internal flow is conveyed along a tightening tie rod by clamping the rotor part towards a compartment between rotors. This compartment between rotors is located radially between the cavity under distributor and the tie rod, being radially separated from the cavity by a wall interposed between the upstream and downstream rotor disks.
Le flux intérieur a tendance à fuir intégralement vers l'aval en passant par l'intérieur du disque de rotor aval, laissant peu d'air circuler dans le compartiment entre rotors.The interior flow tends to leak fully downstream through the interior of the downstream rotor disk, leaving little air in the compartment between rotors.
Le flux intérieur a par ailleurs pour inconvénient de ne pas pouvoir être utilisé pour alimenter les purges.The internal flow also has the drawback of not being able to be used to supply the purges.
Une nouvelle architecture de ventilation permettant un meilleur contrôle des purges est donc souhaitable.A new ventilation architecture allowing better purge control is therefore desirable.
EXPOSÉ DE L'INVENTIONSTATEMENT OF THE INVENTION
Ainsi, l'invention porte sur un système de refroidissement de turbine à haute pression, la turbine comportant un distributeur, un disque de rotor avant et un disque de rotor arrière, le distributeur étant disposé entre le disque de rotor avant et le disque de rotor arrière, une cavité sous distributeur étant délimitée extérieurement par un pied d'une aube du distributeur et axialement par les disques de rotor, le pied d'aube de distributeur et le disque de rotor arrière délimitant un interstice arrière formant interface de communication fluidique entre la cavité et une veine de turbine, le système de refroidissement comportant : un joint à labyrinthe monté sous le pied, le joint comportant un revêtement abradable et un labyrinthe délimitant entre eux une section de passage minimale inscrite dans un cercle de rayon RI inférieur à 50% d'une distance Rm minimale entre une ligne médiane M de la veine et un axe X de la turbomachine au droit de l'aube.Thus, the invention relates to a high pressure turbine cooling system, the turbine having a distributor, a front rotor disk and a rear rotor disc, the distributor being disposed between the front rotor disk and the rotor disk rear, a valve cavity being delimited externally by a foot of a blade of the distributor and axially by the rotor discs, the distributor blade root and the rear rotor disc defining a rear gap forming a fluid communication interface between the cavity and a turbine stream, the cooling system comprising: a labyrinth seal mounted under the foot, the seal comprising an abradable coating and a labyrinth defining between them a minimum passage section inscribed in a circle of radius RI less than 50% a minimum distance Rm between a median line M of the vein and an axis X of the turbomachine to the right of the blade.
La section de passage est définie comme étant la surface de fuite entre le labyrinthe et le revêtement abradable, par exemple dans un plan transversal à un axe longitudinal de turbine. II s'agit d'une surface sensiblement en forme d'anneau et comprise entre la crête d'une léchette du labyrinthe et la paroi du revêtement abradable.The passage section is defined as the leakage surface between the labyrinth and the abradable coating, for example in a plane transverse to a longitudinal axis of the turbine. It is a substantially ring-shaped surface between the crest of a labyrinth lick and the wall of the abradable liner.
Ainsi, dans le système de refroidissement selon l'invention, deux flux d'air se rencontrent à proximité immédiate et à l'avant d'un labyrinthe sous distributeur, l'un étant acheminé depuis l'extérieur de la veine, l'autre depuis l'intérieur. L'invention permet avantageusement de limiter le nombre d'éléments montés radialement dans la turbine autour de l'arbre moteur jusqu'au joint labyrinthe et de limiter le rayon auquel le joint à labyrinthe est monté, c'est-à-dire de limiter la distance radiale entre l'axe longitudinal de la turbine et le joint à labyrinthe. Elles présentent donc une dimension moindre ce qui permet un meilleur contrôle de la section de passage de l'air au travers du joint à labyrinthe. En effet, la section est annulaire et est liée au carré du rayon auquel le joint à labyrinthe est positionné par rapport à l'axe de la turbomachine.Thus, in the cooling system according to the invention, two air flows meet in the immediate vicinity and in front of a labyrinth under distributor, one being conveyed from outside the vein, the other from the inside. The invention advantageously makes it possible to limit the number of elements mounted radially in the turbine around the motor shaft to the labyrinth seal and to limit the radius at which the labyrinth seal is mounted, that is to say to limit the radial distance between the longitudinal axis of the turbine and the labyrinth seal. They therefore have a smaller dimension which allows better control of the air passage section through the labyrinth seal. Indeed, the section is annular and is related to the square of the radius at which the labyrinth seal is positioned relative to the axis of the turbomachine.
Cette architecture de refroidissement permet un calibrage précis de la répartition des flux d'air entre les purges avant et arrière du distributeur concerné, tout en permettant un contrôle fin de la ventilation des disques de rotor avant et arrière et donc un gain substantiel d'air total à utiliser pour les purges.This cooling architecture allows accurate calibration of the distribution of air flows between the front and rear purges of the distributor concerned, while allowing a fine control of the ventilation of the front and rear rotor discs and therefore a substantial gain in air total to be used for purges.
En outre, les tolérances de fabrication sont plus faciles à respecter sur un assemblage à faible rayon.In addition, manufacturing tolerances are easier to meet on a small radius assembly.
Un autre avantage est qu'à faible dimension, en cas de balourd qui pourrait être dû à la présence de corps dans le flux ou à une détérioration d'une aube, on peut venir consommer l'abradable ponctuellement et la surface de section consommée diminuera avec le rayon.Another advantage is that in the case of unbalance, which could be due to the presence of bodies in the flow or to a deterioration of a blade, it is possible to consume the abradable punctually and the consumed surface area will decrease. with the radius.
Avantageusement, le labyrinthe est disposé autour du revêtement abradable.Advantageously, the labyrinth is disposed around the abradable coating.
Avantageusement, un support de labyrinthe est monté entre les deux disques de rotor dans la cavité, le labyrinthe étant monté sur le support.Advantageously, a labyrinth support is mounted between the two rotor discs in the cavity, the labyrinth being mounted on the support.
Avantageusement, le support est monté au disque de rotor avant par une première liaison curvic, un conduit de ventilation étant délimité extérieurement par le disque de rotor avant, ledit conduit de ventilation étant en communication fluidique avec la veine de turbine au travers de la liaison curvic, du joint à labyrinthe et de l'interstice arrière.Advantageously, the support is mounted on the front rotor disc by a first curvic connection, a ventilation duct being delimited externally by the front rotor disc, said ventilation duct being in fluid communication with the turbine duct through the curvic connection , the labyrinth seal and the rear gap.
De plus, le support peut être monté au disque de rotor arrière par une deuxième liaison curvic.In addition, the support can be mounted to the rear rotor disc by a second curvic link.
Avantageusement, une tôle métallique forme joint de calibrage est montée en regard de la première liaison curvic et/ou de la deuxième liaison curvic.Advantageously, a metal sheet forming a calibration seal is mounted opposite the first curvic bond and / or the second curvic bond.
Le support peut comporter une portion annulaire interne formant masse de maintien.The support may comprise an inner annular portion forming a holding mass.
Avantageusement, une paroi amont du support forme butée axiale pour le labyrinthe.Advantageously, an upstream wall of the support forms an axial stop for the labyrinth.
Une cale d'ajustement peut être montée entre le labyrinthe et le disque de rotor arrière. Cette cale permet de faciliter la fabrication et le montage du labyrinthe dans la turbine en autorisant une tolérance importante dans la dimension longitudinale du labyrinthe.An adjustment shim can be fitted between the labyrinth and the rear rotor disc. This wedge facilitates the manufacture and assembly of the labyrinth in the turbine by allowing a significant tolerance in the longitudinal dimension of the labyrinth.
Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux, la section de passage minimale est inscrite dans un cercle de rayon RI inférieur à 40% de la distance Rm. L'invention porte également sur un support de labyrinthe pour joint à labyrinthe d'une turbine haute pression, comportant une portion annulaire externe pourvue d'une première série de dents trapézoïdales sur une surface avant, la première série de dents étant configurée pour former une liaison curvic avec un disque de rotor avant.In a particularly advantageous embodiment, the minimum passage section is inscribed in a circle of radius R1 less than 40% of the distance Rm. The invention also relates to a labyrinth support for a labyrinth seal of a high pressure turbine. , having an outer annular portion provided with a first set of trapezoidal teeth on a front surface, the first set of teeth being configured to form a curvic bond with a front rotor disc.
Le support peut comporter une butée s'étendant radialement et extérieurement, à l'avant de sa surface externe.The support may comprise an abutment extending radially and externally, in front of its outer surface.
Le support peut également comporter une deuxième série de dents trapézoïdales sur une surface arrière de la portion annulaire externe, la deuxième série de dents étant configurée pour former une liaison curvic avec un disque de rotor arrière.The carrier may also include a second set of trapezoidal teeth on a rear surface of the outer annular portion, the second set of teeth being configured to form a curvic bond with a rear rotor disc.
Avantageusement, le support comporte une portion annulaire interne formant masse de maintien, la portion annulaire interne étant de dimension axiale maximale inférieure à une distance axiale minimale entre un fond d'une dent trapézoïdale de la première série et un fond d'une dent trapézoïdale d'une deuxième série. Ceci permet un usinage par meulage rapide et dans lequel le nombre d'outils à utiliser est limité.Advantageously, the support comprises an internal annular portion forming a holding mass, the inner annular portion being of maximum axial dimension less than a minimum axial distance between a bottom of a trapezoidal tooth of the first series and a bottom of a trapezoidal tooth of a second series. This allows machining by fast grinding and in which the number of tools to be used is limited.
Alternativement, le support comporte une masse de maintien de dimension axiale libre, ce qui permet un usinage par fraisage. L'invention porte encore sur une turbomachine comportant un système de refroidissement et/ou un support de labyrinthe tel(s) que décrit(s) ci-dessus.Alternatively, the support comprises a holding mass of free axial dimension, which allows machining by milling. The invention also relates to a turbomachine comprising a cooling system and / or a labyrinth support as described above.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'exemples de mise en œuvre non limitatifs de celle-ci, ainsi qu'à l'examen des figures, schématiques et partielles, du dessin annexé, sur lequel : - la figure 1 représente une vue de la section d'une veine de turbine haute pression située au-dessus d'un axe longitudinal X, la veine comportant un système refroidissement selon l'invention ; - la figure la est une vue schématique montrant deux côtes de dimensionnement du système de refroidissement ; - la figure 2 est un agrandissement de la partie basse de la figure 1 montrant en détail un support de joint à labyrinthe que comporte le système de refroidissement et de tôles de calibrage optionnelles ; et - la figure 3 montre une cale optionnelle de rattrapage de tolérance.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will be better understood on reading the detailed description which follows, non-limiting examples of implementation thereof, as well as the examination of the figures, schematic and partial, of the accompanying drawing, in which: - Figure 1 shows a sectional view of a high pressure turbine stream located above a longitudinal axis X, the vein comprising a cooling system according to the invention; - Figure la is a schematic view showing two sizing ribs of the cooling system; FIG. 2 is an enlargement of the lower part of FIG. 1 showing in detail a labyrinth seal support provided by the cooling system and optional calibration plates; and FIG. 3 shows an optional tolerance take-up wedge.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERSDETAILED PRESENTATION OF PARTICULAR EMBODIMENTS
En référence à la figure 1, une veine VT de turbine haute pression est disposée en sortie d'une chambre de combustion CC. Un flux FV de gaz issus de la combustion s'écoule depuis la chambre CC vers l'aval de la veine VT.Referring to Figure 1, a vein VT high pressure turbine is disposed at the output of a combustion chamber CC. An FV flow of combustion gas flows from the CC chamber downstream of the VT vein.
La turbine haute pression s'étire selon un axe longitudinal X.The high pressure turbine stretches along a longitudinal axis X.
Ici, la turbine comporte deux étages comportant chacun un distributeur DHP1 ou DHP2 et un rotor RHP1 ou RHP2, le distributeur DHP2 étant disposé entre les rotors RHP1 et RHP2. Un tirant 60 et un arbre concentrique et 61 traversent la turbine d'avant en arrière. Le tirant 60 assure le maintien des éléments rotatifs les uns avec les autres (dont les rotors RHP1 et RHP2) par serrage axial.Here, the turbine comprises two stages each comprising a DHP1 or DHP2 distributor and a RHP1 or RHP2 rotor, the DHP2 distributor being disposed between the RHP1 and RHP2 rotors. A tie rod 60 and a concentric shaft 61 pass through the turbine from front to back. The tie rod 60 holds the rotating elements with each other (including the rotors RHP1 and RHP2) by axial clamping.
Les rotors RHP1 et RHP2 comportent chacun des pales respectives 12 ou 13, montées sur un disque de rotor respectif 10 ou 11.The rotors RHP1 and RHP2 each comprise respective blades 12 or 13, mounted on a respective rotor disc 10 or 11.
Les distributeurs DHP1 et DHP2 comportent chacun des aubes fixes respectives 22 ou 23.The distributors DHP1 and DHP2 each comprise respective fixed vanes 22 or 23.
Les aubes 23 sont montées sur une virole externe 24. Une virole interne 25 forme le pied interne des aubes 23.The blades 23 are mounted on an outer shell 24. An inner shell 25 forms the inner foot of the blades 23.
Un système de refroidissement 9 est ici disposé dans une cavité 14 située sous le distributeur DHP2.A cooling system 9 is here disposed in a cavity 14 located under the DHP2 distributor.
La cavité 14 est délimitée à l'avant par le disque 10, à l'arrière par le disque 11 et extérieurement par le pied 25 des aubes 23. Les aubes 23 sont creuses. Elles comportent ici chacune un conduit intérieur (non représenté) débouchant dans la cavité 14 par un orifice respectif 31.The cavity 14 is delimited at the front by the disk 10, at the rear by the disk 11 and externally by the foot 25 of the vanes 23. The vanes 23 are hollow. They each comprise here an inner conduit (not shown) opening into the cavity 14 through a respective orifice 31.
Un interstice avant 15 est prévu entre le disque de rotor amont 10 en pied de pale 12 et la virole 25. Un interstice arrière 16 est prévu entre la virole 25 et le disque de rotor aval 11 en pied de pale 13.A front gap 15 is provided between the upstream rotor disc 10 at the blade root 12 and the ferrule 25. A rear gap 16 is provided between the ferrule 25 and the downstream rotor disk 11 at the bottom of the blade 13.
La virole 25 comporte une bride 26 qui s'étend radialement et vers l'intérieur.The ferrule 25 has a flange 26 which extends radially and inwards.
Un flasque 27 est fixé sur la bride 26, ici par une liaison vis/écrou 28. Le flasque Yl comporte une portion 27b qui s'étend généralement radialement et vers l'intérieur. Une portion d'extrémité cylindrique 27a du flasque 27 s'étend par ailleurs vers l'amont, depuis une extrémité intérieure de la portion radiale 27b.A flange 27 is fixed on the flange 26, here by a connection screw / nut 28. The flange Yl comprises a portion 27b which extends generally radially and inwardly. A cylindrical end portion 27a of the flange 27 also extends upstream from an inner end of the radial portion 27b.
Un revêtement abradable 29 est monté sur une surface interne de la portion d'extrémité 27a.An abradable coating 29 is mounted on an inner surface of the end portion 27a.
La turbine comporte en outre un support annulaire 40 représenté en détail en figure 2. Le support 40 présente une portion annulaire 45 de profil plat. La portion 45 comporte sur ses faces avant et arrière des dents trapézoïdales respectives 41a et 42a. Ces dents 41a et 42a permettent le montage du support 40 entre les disques de rotor avant 10 et arrière 11 sur des dents respectives 41b et 42b de profil correspondant. Les dents 41a et 42a, avec les dents 41b et 42b forment des liaisons de type curvic 41 et 42. Pour rappel, les liaisons curvic permettent un engrènement entre deux composants par des dents de profil trapézoïdal tout en permettant un passage de fluide, ici de l'air, à travers l'engrènement. Le passage d'air à travers la liaison 41 sera expliqué plus loin. La liaison 42 est ici également de type curvic. Ainsi, une méthode d'usinage uniforme est mise en œuvre pour les faces avant et arrière du support 40, ce qui permet de limiter les coûts de fabrication et de bénéficier de la même qualité d'engrènement avec chacun des disques 10 et 11.The turbine further comprises an annular support 40 shown in detail in FIG. 2. The support 40 has an annular portion 45 of flat profile. The portion 45 comprises on its front and rear faces respective trapezoidal teeth 41a and 42a. These teeth 41a and 42a allow the mounting of the support 40 between the front rotor 10 and rear rotor 11 on respective teeth 41b and 42b of corresponding profile. The teeth 41a and 42a, with the teeth 41b and 42b form curvic bonds 41 and 42. As a reminder, curvic bonds allow a meshing between two components by trapezoidal profile teeth while allowing a fluid passage, here of the air, through the meshing. The passage of air through the link 41 will be explained later. Link 42 is here also curvic type. Thus, a uniform machining method is implemented for the front and rear faces of the support 40, which makes it possible to limit manufacturing costs and to benefit from the same quality of meshing with each of the disks 10 and 11.
Préférentiellement, une portion additionnelle interne 43, ici non limitativement annulaire et au profil en forme de bulbe est disposée à l'intérieur de la portion 45. La portion 43 forme masse de maintien de la portion annulaire 45 lorsque cette dernière est soumise à un effort centrifuge. En effet, en l'absence de cette masse de maintien 43, l'effort centrifuge tendrait à déformer la portion annulaire 45. D'autres architectures (non représentées) de masses de maintien sont possibles en variante de la portion 43. Celles-ci comportent de préférence une grande quantité de matière à rayon faible, au plus proche de l'arbre moteur, et ont un profil progressif, c'est-à-dire sans angle vif.Preferably, an additional internal portion 43, here not limited to annular and bulbous profile is disposed within the portion 45. The portion 43 forms a holding mass of the annular portion 45 when the latter is subjected to an effort centrifugal. Indeed, in the absence of this holding mass 43, the centrifugal force tends to deform the annular portion 45. Other architectures (not shown) holding masses are possible as a variant of the portion 43. These preferably comprise a large amount of low radius material, closer to the motor shaft, and have a progressive profile, that is to say without sharp angle.
Ici, la portion 43 est de dimension axiale L43 maximale inférieure à une distance axiale minimale L45 entre un plan XI formant le fond d'une dent trapézoïdale 41a de la première série et un plan X2 formant le fond d'une dent trapézoïdale 42a de la deuxième série, les plans XI et X2 étant parallèles l'un avec l'autre. Cette contrainte L43 permet avantageusement d'usiner les dents 41a et 42a par meulage de manière économique et rapide, la portion 43 se trouver hors de portée de la meule.Here, the portion 43 is of maximum axial dimension L43 less than a minimum axial distance L45 between a plane XI forming the bottom of a trapezoidal tooth 41a of the first series and a plane X2 forming the bottom of a trapezoidal tooth 42a of the second series, the plans XI and X2 being parallel to each other. This constraint L43 advantageously makes it possible to machine the teeth 41a and 42a by grinding in an economical and fast manner, the portion 43 to be out of reach of the grinding wheel.
Alternativement, la contrainte selon laquelle la dimension L43 est inférieure à la dimension L45 peut être contournée et l'usinage des dents peut être réalisé non limitativement par fraisage ou d'autres procédés.Alternatively, the constraint according to which the dimension L43 is smaller than the dimension L45 can be bypassed and the machining of the teeth can be carried out without limitation by milling or other processes.
La portion annulaire 45 comporte une surface cylindrique externe 46.The annular portion 45 has an outer cylindrical surface 46.
Une paroi 44 s'étend radialement vers l'extérieur, en saillie et à l'avant de la surface 46. Une série de dents 47 est disposée à l'intersection de la paroi 44 et de la surface 46. Les dents 47 ont ici un profil carré ou droit, non limitatif.A wall 44 extends radially outward, projecting and in front of the surface 46. A series of teeth 47 is disposed at the intersection of the wall 44 and the surface 46. The teeth 47 have here a square or straight profile, not limiting.
Un labyrinthe annulaire 30 est monté circonférentiellement autour du support 40, sur la surface 46.An annular labyrinth 30 is mounted circumferentially around the support 40, on the surface 46.
Le labyrinthe 30 comporte une base annulaire 48 comportant extérieurement un jeu de léchettes circonférentielles 49, ici au nombre de deux. La base annulaire 48 est par exemple en contact direct avec la surface 46.The labyrinth 30 comprises an annular base 48 externally comprising a set of circumferential wipers 49, here two in number. The annular base 48 is for example in direct contact with the surface 46.
La base annulaire 48 comporte ici une ou plusieurs dents non représentées complémentaires aux dents 47, permettant un accouplement par crabot entre le support 40 et le labyrinthe 30.The annular base 48 here comprises one or more unrepresented teeth complementary to the teeth 47, allowing a clutch coupling between the support 40 and the labyrinth 30.
Les différents composants décrits ci-dessus sont dimensionnés de telle sorte que les léchettes 49 et le revêtement abradable 29 forment conjointement un joint à labyrinthe 52.The various components described above are dimensioned so that the wipers 49 and the abradable coating 29 together form a labyrinth seal 52.
Le revêtement abradable 29 comporte une surface de plus faible rayon 29a (voir figure la).The abradable coating 29 has a smaller radius surface 29a (see Figure la).
En vue en section de la partie haute de la turbomachine (figure la), la surface 29a est disposée à une distance RI de l'axe X, autrement dit à un rayon RI. Une deuxième dimension Rm est définie comme la distance minimum entre une ligne médiane M et l'axe X au droit de l'aube 23, c'est-à-dire sur la largeur de l'aube 23 comprise entre ses bords amont et aval. La ligne médiane M est la courbe de valeur moyenne entre Le rapport Rm/Rl est ici inférieur à 50%. Encore plus avantageusement, le rapport Rm/Rl est préférentiellement inférieur à 40%. Pour des dimensions Rm=180 et Rl=71 non limitatives, le rapport est de l'ordre de 39,5%. Les dimensions Rm et RI sont choisies librement pourvu que le rapport dimensionnel soit conforme aux valeurs ci-dessus. La dimension RI est par exemple susceptible de varier en fonction de la hauteur du support 40 et des léchettes 29.In sectional view of the upper part of the turbomachine (Figure la), the surface 29a is disposed at a distance RI from the axis X, in other words to a radius RI. A second dimension Rm is defined as the minimum distance between a median line M and the X axis at the right of the blade 23, that is to say on the width of the blade 23 between its upstream and downstream edges. . The median line M is the average value curve between the ratio Rm / Rl is here less than 50%. Even more advantageously, the ratio Rm / Rl is preferably less than 40%. For non-limiting Rm = 180 and Rl = 71 dimensions, the ratio is of the order of 39.5%. The dimensions Rm and RI are chosen freely provided that the dimensional ratio is in accordance with the above values. The dimension RI is, for example, liable to vary as a function of the height of the support 40 and the wipers 29.
Avantageusement, mais non limitativement, une cale 50 est prévue à l'interface entre la base 48 du labyrinthe 30 et une surface avant du disque de rotor 11. Lorsque cette cale 50 est prévue, la production du labyrinthe 30 s'en trouve facilitée. En effet, le labyrinthe 30 est prévu pour être maintenu axialement entre la butée 44 et le disque de rotor arrière 11. L'effort de serrage axial du support 40 entre les disques 10 et 11 doit passer par les liaisons curvic 41 et 42. La présence de la cale 50 autorise une tolérance de fabrication plus importante selon la dimension axiale du labyrinthe 30, et permet d'en éviter la compression axiale.Advantageously, but not exclusively, a shim 50 is provided at the interface between the base 48 of the labyrinth 30 and a front surface of the rotor disk 11. When this shim 50 is provided, the production of the labyrinth 30 is facilitated. Indeed, the labyrinth 30 is provided to be held axially between the stop 44 and the rear rotor disk 11. The axial clamping force of the support 40 between the disks 10 and 11 must pass through the curvic links 41 and 42. presence of the wedge 50 allows a greater manufacturing tolerance according to the axial dimension of the labyrinth 30, and avoids axial compression.
Une tôle de calibrage 70 optionnelle est prévue en figure 2 sur chacune des liaisons curvic 41 et 42. Cette tôle a pour rôle de contrôler plus précisément l'écoulement. La forme de la tôle 70 illustrée en figure 2 n'est pas limitative.An optional calibration plate 70 is provided in FIG. 2 on each of the curvic links 41 and 42. This sheet serves to control the flow more precisely. The shape of the sheet 70 illustrated in FIG. 2 is not limiting.
Nous allons maintenant décrire les flux d'air dans le système de refroidissement en référence à la figure 1.We will now describe the air flows in the cooling system with reference to Figure 1.
Un flux extérieur SI, ici en provenance d'un compresseur HP de la turbine, est conduit par un réseau de canalisations jusqu'à la virole externe 24 du distributeur DHP2 puis en traverse les aubes 23 par un conduit intérieur. Une première partie du flux SI (non référencée sur les figures) sort par des orifices situés sur les surfaces ou arêtes de l'aube située dans la veine de manière à refroidir chaque aube 23. La deuxième partie S'1 de cet air ressort par l'orifice 31 du pied 25 de chaque aube 23, dans la cavité 14, en amont du joint 52. Le flux S'1 se scinde à son tour en deux flux : les flux S10 et Sll. Le flux S10 sort de la cavité 14 par l'interstice avant 15 en raison du phénomène de purge. Le flux Sll se dirige radialement en direction de l'axe longitudinal X en longeant le disque de rotor 10.An outside flow SI, here coming from an HP compressor of the turbine, is led by a network of pipes to the outer ring 24 of the DHP2 distributor then through the vanes 23 through an inner conduit. A first part of the flow SI (not referenced in the figures) leaves through orifices located on the surfaces or edges of the blade located in the vein so as to cool each vane 23. The second part S'1 of this air comes out through the orifice 31 of the foot 25 of each blade 23, in the cavity 14, upstream of the seal 52. The flow S'1 splits in turn into two streams: the streams S10 and S11. Stream S10 exits cavity 14 through the gap before 15 due to the purge phenomenon. The flow S11 is directed radially toward the longitudinal axis X along the rotor disk 10.
Un flux intérieur S2, ici également en provenance d'un compresseur HP de la turbine, parvient dans la cavité 14 par un interstice 55 entre la surface intérieure 56 du disque 10 et le tirant 60. Le flux S2 se scinde également en deux flux, ici S20 et S21. Le flux S20 s'oriente en aval, le long du tirant 60 et sous le support de labyrinthe 40 et alimente des composants situées en aval qu'il n'est pas utile de détailler ici. Le flux S21 se dirige radialement et extérieurement, à travers la liaison curvic 41.An internal flow S2, here also coming from an HP compressor of the turbine, reaches the cavity 14 through a gap 55 between the inner surface 56 of the disk 10 and the tie rod 60. The flow S2 also splits into two flows, here S20 and S21. The flow S20 is directed downstream, along the tie rod 60 and under the labyrinth support 40 and feeds downstream components that are not useful to detail here. The flow S21 is directed radially and externally, through the curvic bond 41.
Les flux SU et S21 se rencontrent en une zone 53 située entre la surface arrière 54 du disque 10 et le joint à labyrinthe 52.The flows SU and S21 meet in a zone 53 located between the rear surface 54 of the disk 10 and the labyrinth seal 52.
Un flux conjoint S3 traverse alors le joint à labyrinthe 52 vers l'aval puis se dirige radialement et extérieurement entre le flasque 27 et le disque de rotor arrière 11. Le flux S3 débouche ensuite dans la veine VT via l'interstice 16. L'interstice 55, également nommé conduit de ventilation, et l'orifice 31 sont alors en communication fluidique avec la veine de turbine (VT) au travers du joint à labyrinthe (52) et de l'interstice arrière (16). Lorsqu'il est dit que deux volumes sont en communication fluidique, il faut comprendre qu'une quantité de fluide peut circuler de l'un à l'autre. L'invention ne se limite pas aux éléments décrits. En variante non représentée, l'une ou l'autre des pièces annulaires décrites ci-dessus peut se présenter sous forme d'au moins deux portions angulaires qui, lorsqu'elles sont montées sur le moteur, disposent conjointement des mêmes propriétés que les pièces annulaires conçues d'un seul corps.A joint flow S3 then passes through the labyrinth seal 52 downstream and then moves radially and externally between the flange 27 and the rear rotor disk 11. The flow S3 then opens into the vein VT via the gap 16. Interstice 55, also called the vent duct, and the orifice 31 are then in fluid communication with the turbine duct (VT) through the labyrinth seal (52) and the rear gap (16). When it is said that two volumes are in fluid communication, it must be understood that a quantity of fluid can flow from one to the other. The invention is not limited to the elements described. In a variant not shown, one or other of the annular parts described above may be in the form of at least two angular portions which, when mounted on the engine, have the same properties as the parts ring rings designed from a single body.
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