FR3061741A1 - Turbine pour turbomachine - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une turbine (1) pour turbomachine (2), notamment pour un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, comportant : - un carter (3) comprenant une paroi tronconique (4) à partir de laquelle s'étendent au moins un rail amont (5) et un rail aval (6),, - au moins un distributeur (14) comportant une plate-forme radialement externe (20) montée sur les rails (5, 6) du carter (3), caractérisée en ce que la plate-forme radialement externe (20) du distributeur (14) est annulaire et monobloc, ladite plate-forme (20) s'étendant intégralement radialement à l'intérieur du rail aval (6), de façon à permettre un montage du distributeur (14) dans le carter par translation selon l'axe (X) de la turbine (1), de l'aval (AV) vers l'amont (AM), dans le carter (3).
Description
Titulaire(s) : SAFRAN AIRCRAFT ENGINES Société par actions simplifiée.
O Demande(s) d’extension :
® Mandataire(s) : ERNEST GUTMANN - YVES PLASSERAUD SAS.
FR 3 061 741 - A1 ® TURBINE POUR TURBOMACHINE.
(© L'invention concerne une turbine (1) pour turbomachine (2), notamment pour un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, comportant:
- un carter (3) comprenant une paroi tronconique (4) à partir de laquelle s'étendent au moins un rail amont (5) et un rail aval (6),,
- au moins un distributeur (14) comportant une plateforme radialement externe (20) montée sur les rails (5, 6) du carter (3), caractérisée en ce que la plate-forme radialement externe (20) du distributeur (14) est annulaire et monobloc, ladite plate-forme (20) s'étendant intégralement radialement à l'intérieur du rail aval (6), de façon à permettre un montage du distributeur (14) dans le carter par translation selon l'axe (X) de la turbine (1), de l'aval (AV) vers l'amont (AM), dans le carter (3).
Turbine pour turbomachine
La présente invention concerne une turbine pour turbomachine, notamment pour un turboréacteur ou un turbopropulseur d’avion, ainsi qu’un procédé de montage d’une telle turbine.
Une turbomachine, en particulier une turbomachine à double corps, comporte classiquement, d'amont en aval, une soufflante, un compresseur basse pression, un compresseur haute pression, une chambre de combustion, une turbine haute pression et une turbine basse pression.
Par convention, dans la présente demande, les termes amont et aval sont définis par rapport au sens de circulation de l'air dans la turbomachine. De même, par convention dans la présente demande, les termes intérieur et extérieur, inférieur et supérieur et interne et externe sont définis radialement par rapport à l'axe de la turbomachine.
Une turbine basse pression de turbomachine comprend un arbre de turbine sur lequel sont montés plusieurs étages successifs comportant chacun une roue à aubes et un distributeur. Chaque roue à aubes comprend un disque portant à sa périphérie externe des aubes sensiblement radiales, les disques des différentes roues étant reliés coaxialement les uns aux autres et à l'arbre d'entraînement du rotor de la turbine par des moyens appropriés. Chaque distributeur comprend une plate-forme annulaire interne et une plate-forme annulaire externe entre lesquelles s'étendent des pales sensiblement radiales. La plate-forme externe du distributeur comprend des moyens d'accrochage et de fixation sur un carter externe de la turbine. L'ensemble des distributeurs forme la partie fixe du moteur appelée stator.
Les aubes de chaque roue du rotor comportent classiquement des léchettes à leur périphérie radialement externe, coopérant avec un anneau de matériau abradable de façon à former des moyens d’étanchéité de type joint à labyrinthe.
Le carter comporte classiquement une paroi tronconique portant, pour chaque distributeur, un rail amont et un rail aval coopérant avec des rebords amont et aval appartenant aux moyens d’accrochage de la plateforme externe du distributeur.
Une telle structure est notamment connue du document FR 2 960 590.
Dans ce document, le distributeur, et en particulier la plate-forme radialement externe dudit distributeur, est sectorisée, c’est-à-dire est formée de plusieurs secteurs angulaires adjacents, répartis sur toute la circonférence. Des plaquettes ou des languettes d’étanchéité s’étendent entre les extrémités circonférentielles des secteurs angulaires, de façon à limiter les fuites de gaz entre lesdits secteurs.
Chaque rail du carter comporte une première partie annulaire s’étendant radialement vers l’intérieur depuis la paroi tronconique du carter, et une seconde partie cylindrique s’étendant vers l’aval.
Le rail aval comporte en outre un rebord radial annulaire s’étendant radialement vers l’intérieur depuis l’extrémité aval de la seconde partie. L’extrémité libre du rebord aval de la plate-forme externe du distributeur vient en appui axial sur le rebord radial annulaire du rail aval.
Le montage de chaque secteur de distributeur est réalisé en insérant ledit secteur de façon oblique par rapport au plan radial, à l’intérieur du carter, de manière à ce que le rebord amont vienne s’accrocher sur le rail amont. Le secteur de distributeur est ensuite rabattu dans le plan radial, de façon à ce que le rebord aval vienne en appui radial sur la seconde partie cylindrique du rail aval du carter, et en appui axial rebord radial du rail aval.
Le fait de disposer d’un distributeur sectorisé est nécessaire pour permettre son montage dans le carter, du fait de la structure de ce dernier. Une telle sectorisation nécessite cependant l’utilisation de pièces supplémentaires, à savoir les plaquettes ou les languettes précitées, de façon à assurer l’étanchéité entre les secteurs. Le fait de disposer d’un grand nombre de pièces ou de secteurs de distributeur est cependant coûteux. Par ailleurs, le procédé de montage est relativement complexe.
L’invention a notamment pour but d’apporter une solution simple, efficace et économique à ce problème.
A cet effet, elle propose une turbine pour turbomachine, notamment pour un turboréacteur ou un turbopropulseur d’avion, comportant :
- un carter comprenant une paroi tronconique à partir de laquelle s’étendent au moins un rail amont et un rail aval, chaque rail comportant une partie cylindrique, la partie cylindrique du rail amont étant située radialement à l’intérieur par rapport à la partie cylindrique du rail aval
- au moins un distributeur comportant une plate-forme radialement externe montée sur les rails du carter, ladite plate-forme comportant un rebord amont en appui radial sur la surface radialement externe de la partie cylindrique du rail amont, et un rebord aval en appui radial sur la surface radialement interne de la partie cylindrique du rail aval, caractérisée en ce que la plate-forme radialement externe du distributeur est annulaire et monobloc, ladite plate-forme s’étendant intégralement radialement à l’intérieur du rail aval, de façon à permettre un montage du distributeur dans le carter par translation selon l’axe de la turbine, de l’aval vers l’amont, dans le carter.
Une telle structure permet un montage axial du distributeur à l’intérieur du carter. Un tel montage est simple et rapide. Par ailleurs, le fait de réaliser la plate-forme externe de façon annulaire et monobloc permet de simplifier la structure du distributeur et d’éviter d’éventuelles fuites d’air entre plusieurs secteurs de la plate-forme externe.
La turbine peut comporter :
- un rotor comprenant des aubes dont la périphérie radialement externe comporte au moins une léchette,
- un anneau en matériau abradable entourant les aubes et coopérant avec les léchettes, ledit anneau comportant au moins un organe de fixation venant fixer la plate-forme externe du distributeur sur le rail aval du carter, tout en assurant la fixation de l’anneau sur ledit rail aval.
Le rebord aval de la plate-forme externe du distributeur peut être en appui axial sur l’organe de fixation.
On assure ainsi un bon positionnement axial du distributeur et de l’anneau portant l’organe de fixation.
L’organe de fixation peut comporter une section en U présentant une base s’étendant radialement à partir de laquelle une branche radialement interne et une branche radialement externe s’étendent axialement, l’extrémité libre du rebord aval de la plate-forme externe venant en appui axial sur la base de l’organe de fixation.
Dans ce cas, la branche radialement externe de l’organe de fixation peut être en appui sur la surface radialement externe de la partie cylindrique du rail aval du carter.
La branche radialement interne de l’organe de fixation peut être en appui sur une surface radialement interne cylindrique du rebord aval de la plate-forme radialement externe du distributeur.
Le rebord amont de la plate-forme radialement externe du distributeur peut comprendre une surface radialement interne cylindrique.
Le rebord aval de la plate-forme radialement externe du distributeur peut comprendre une surface radialement externe cylindrique.
La plate-forme radialement externe du distributeur peut comporter un rebord radialement externe amont, en appui radial sur la surface radialement externe de la partie cylindrique du rail amont, et un rebord radialement interne amont, maintenant un anneau en matériau abradable, situé en amont du distributeur, en appui radial sur la surface radialement interne de la partie cylindrique du rail amont.
La plate-forme précitée permet ainsi de maintenir l’anneau sur le rail amont du carter.
L’invention concerne également une turbomachine, telle par exemple qu’un turboréacteur ou un turbopropulseur d’avion, comportant une turbine du type précité.
La turbine ou la turbomachine selon l’invention peut également comporter l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes:
- la paroi annulaire du carter est tronconique,
- une tôle de protection thermique est intercalée radialement entre la paroi annulaire du carter et la plate-forme radialement externe du distributeur,
- la plate-forme radialement interne du distributeur est monobloc,
- les pales et les plates-formes radialement interne et externe du distributeur sont monoblocs,
- l’anneau en matériau abradable est sectorisé,
- le rail amont comporte une première partie s’étendant radialement depuis la paroi annulaire, et une seconde partie cylindrique s’étendant axialement vers l’aval, depuis l’extrémité radialement interne de ladite première partie,
- le rail aval comporte une première partie s’étendant radialement depuis la paroi annulaire, et une seconde partie cylindrique s’étendant axialement vers l’aval, depuis l’extrémité radialement interne de ladite première partie,
- la seconde partie cylindrique de chaque rail est dépourvue de gorge.
L’invention sera mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d’exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une vue en coupe axiale d’une partie d’une turbine selon l’invention,
- la figure 2 est une vue de détail de la figure 1,
- la figure 3 est une vue de détail de la figure 2.
Les figures 1 à 3 représentent une forme de réalisation d’une turbine 1 basse-pression pour turbomachine 2, notamment pour un turboréacteur ou un turbopropulseur d’avion.
La turbine 1 comprend un carter fixe 3 présentant une paroi tronconique 4 dont l’axe correspond à l’axe X de la turbine 1 et à partir de laquelle des rails amont 5 et aval 6 s’étendent radialement vers l’intérieur. Les termes amont AM et aval AV sont définis par référence au sens d’écoulement du flux de gaz au sein de la turbine 1, c’est-à-dire de gauche à droite sur la figure 1.
Comme cela est mieux visible à la figure 2, chaque rail amont 5 comporte une première partie annulaire 7 s’étendant radialement vers l’intérieur depuis la paroi tronconique 4, et une seconde partie cylindrique 8 s’étendant vers l’aval AV depuis l’extrémité radialement interne de la première partie annulaire 7.
La seconde partie cylindrique 8 de chaque rail amont 5 comporte une surface radialement interne 8a cylindrique et une surface radialement externe 8b cylindrique.
Chaque rail aval 6 comporte une première partie annulaire 9 s’étendant radialement vers l’intérieur depuis la paroi tronconique 4, et une seconde partie cylindrique 10 s’étendant vers l’aval AV depuis l’extrémité radialement interne de la première partie annulaire 9.
La seconde partie cylindrique 10 de chaque rail aval 6 comporte une surface radialement interne 10a cylindrique et une surface radialement externe 10b cylindrique.
La turbine 1 comprend en outre un arbre de turbine 11 sur lequel sont montés plusieurs étages 12 successifs comportant chacun une roue à aubes 13 et un distributeur 14. Chaque roue à aubes 13 comprend un disque 15 portant à sa périphérie externe des aubes 16 sensiblement radiales, les disques 15 des différentes roues 13 étant reliés coaxialement les uns aux autres et à l'arbre d'entraînement du rotor de la turbine 1, via un cône de tourillon 11, par exemple par l’intermédiaire de boulons 17. A leur périphérie radialement externe, chaque aube 10 comporte au moins une léchette 18.
Chaque distributeur 14 comprend une plate-forme annulaire radialement interne 19 et une plate-forme annulaire radialement externe 20 entre lesquelles s'étendent des pales 21 sensiblement radiales.
Les plates-formes radialement interne 19 et externe 20 et les pales 21 forment un distributeur monobloc, c’est-à-dire non sectorisé.
La plate-forme externe 20 comporte, à son extrémité amont, un rebord radialement externe 22a amont s’étendant vers l’amont AM et un rebord radialement interne 22b amont s’étendant vers l’amont AM.
La surface radialement interne 23a du rebord 22a est cylindrique. La surface radialement externe 23b du rebord 22b est cylindrique.
La plate-forme radialement externe 20 comporte, à son extrémité aval, un rebord radialement externe 24a aval s’étendant vers l’aval AV et un rebord radialement interne 24b aval s’étendant vers l’aval AV.
La surface radialement externe 25a du rebord 24a est cylindrique.
La surface radialement interne 23a du rebord radialement externe 22a est en appui sur la surface radialement externe 8b de la partie cylindrique 8 du rail amont 5.
La surface radialement externe 25a du rebord radialement externe 24a est en appui sur la surface radialement interne 10a de la partie cylindrique 10 du rail aval 6.
Une tôle de protection thermique 26 est intercalée radialement entre la plate-forme externe 20 du distributeur 14 et la paroi tronconique 4 du carter 3.
La tôle de protection 26 comporte, de l’amont vers l’aval, une première partie radiale 27, une deuxième partie cylindrique 28, une troisième partie tronconique 29, une quatrième partie de liaison courbe 30, et une cinquième partie cylindrique 31.
Le diamètre de la cinquième partie 31 est supérieur au diamètre de la deuxième partie 28.
La première partie 27 de la tôle de protection 26 est en appui axial sur la première partie radiale 7 du rail amont 5 du carter 3. La cinquième partie 31 de la tôle de protection 26 est en appui radial sur une surface cylindrique 32 de la plate-forme externe 20 du distributeur 14.
La turbine 1 comporte en outre, pour chaque étage 9 de turbine, un anneau 33 comprenant un matériau abradable, monté fixement sur le carter 3 et formé de plusieurs secteurs angulaires adjacents, identiques et répartis sur toute la circonférence. Chaque secteur comporte un bloc de matériau abradable 34. La surface externe 35 du bloc 34 de chaque secteur est fixée à un support 36 en secteur d’anneau.
Des plaquettes ou des languettes d’étanchéité s’étendent entre les extrémités circonférentielles des secteurs angulaires, de façon à limiter les fuites de gaz entre lesdits secteurs. Les plaquettes ou languettes peuvent être montées dans des cavités ou des fentes formées dans les extrémités circonférentielles des secteurs d’anneau.
La plate-forme externe 20 du distributeur 14 est ainsi intercalée axialement entre un anneau 33 situé en amont du distributeur 14 et un anneau 33 situé en aval du distributeur 14. Les anneaux amont et aval 33 présentent des structures identiques ou similaires.
Le rebord radialement interne 22b du distributeur 14 est situé directement à l’intérieur de l’extrémité aval du bloc 34 de l’anneau amont 33, de façon à maintenir celui-ci en position. En particulier, le rebord 22b coopère avec une surface cylindrique 37 du bloc 34 de l’anneau amont 33, ladite surface cylindrique 37 étant tournée radialement vers l’intérieur.
Le support 36 de l’anneau amont 33 comporte une gorge annulaire 38 dont le fond 39 forme une surface cylindrique radialement externe en appui sur la surface cylindrique interne 8a du rail amont 5. Les extrémités axiales 40 de la gorge définissent des épaulements radiaux en appui sur les extrémités axiales de la seconde partie 8 du rail amont 5.
L’anneau amont 33 est maintenu axialement et radialement en position sur le rail amont 5, par l’intermédiaire de la plate-forme externe 20 du distributeur 14.
L’anneau aval 33 comporte un organe de fixation 41 venant fixer la plate-forme externe 20 du distributeur 14 sur le rail aval 6 du carter 3, tout en assurant la fixation de l’anneau aval 33 sur ledit rail aval 6.
L’organe de fixation 41 comporte une section en U présentant une base 42 ou une paroi de fond s’étendant radialement à partir de laquelle une branche radialement interne 43 et une branche radialement externe 44 s’étendent axialement.
La branche externe 44 de l’organe de fixation 41 est fixée, par exemple par soudage ou brasage, au support 36 de l’anneau aval 33.
L’extrémité libre du rebord aval 24a de la plate-forme externe 20 vient en appui axial sur la base 42 de l’organe de fixation 41.
La branche radialement externe 44 de l’organe de fixation 41 est en appui sur la surface radialement externe 10b de la partie cylindrique 10 du rail aval 6 du carter 3. La branche radialement interne 43 de l’organe de fixation 41 est en appui sur une surface radialement interne cylindrique 45 du rebord aval 24a de la plate-forme 20.
Afin d’assurer le montage, l’anneau amont 33 est positionné sur le carter 3, puis la roue à aubes 13 correspondante est engagée à l’intérieur de l’anneau 33. Le distributeur 14 est ensuite engagé axialement de l’aval vers l’amont dans le carter 3, de façon à ce que les rebords interne 22b et externe 22a, 24a viennent en appui respectivement sur les surfaces 37 et 8b, 10a. L’anneau aval 33 est ensuite engagé de façon à maintenir en position la plate-forme externe 20 du distributeur 14 sur le rail aval 6.
Un tel montage est simple et rapide. Par ailleurs, le fait de réaliser le distributeur 14 de façon monobloc permet de simplifier sa ίο structure et d’éviter d’éventuelles fuites d’air entre plusieurs secteurs de la plate-forme externe 20.
Claims (10)
- REVENDICATIONS1. Turbine (1) pour turbomachine (2), notamment pour un turboréacteur ou un turbopropulseur d’avion, comportant :- un carter (3) comprenant une paroi tronconique (4) à partir de laquelle s’étendent au moins un rail amont (5) et un rail aval (6), chaque rail (5, 6) comportant une partie cylindrique (8, 10), la partie cylindrique (7) du rail amont (5) étant située radialement à l’intérieur par rapport à la partie cylindrique (10) du rail aval (6),- au moins un distributeur (14) comportant une plate-forme radialement externe (20) montée sur les rails (5, 6) du carter (3), ladite plate-forme (20) comportant un rebord amont (22a) en appui radial sur la surface radialement externe (8b) de la partie cylindrique (8) du rail amont (5), et un rebord aval (24a) en appui radial sur la surface radialement interne (10a) de la partie cylindrique (10) du rail aval (6), caractérisée en ce que la plate-forme radialement externe (20) du distributeur (14) est annulaire et monobloc, ladite plate-forme (20) s’étendant intégralement radialement à l’intérieur du rail aval (6), de façon à permettre un montage du distributeur (14) dans le carter par translation selon l’axe (X) de la turbine (1), de l’aval (AV) vers l’amont (AM), dans le carter (3).
- 2. Turbine (1) selon la revendication 1, dans laquelle la turbine (14) comporte :- un rotor comprenant des aubes (16) dont la périphérie radialement externe comporte au moins une léchette (18),- un anneau (33) en matériau abradable entourant les aubes (16) et coopérant avec les léchettes (18), ledit anneau (33) comportant au moins un organe de fixation (41) venant fixer la plate-forme externe (20) du distributeur (14) sur la rail aval (6) correspondante du carter (3), tout en assurant la fixation de l’anneau (33) sur ledit rail aval (6).
- 3. Turbine (1) selon la revendication 2, dans laquelle que le rebord aval (24a) de la plate-forme externe (20) du distributeur (14) est en appui axial sur l’organe de fixation (41).
- 4. Turbine (1) selon les revendications 2 et 3, dans laquelle l’organe de fixation (41) comporte une section en U présentant une base (42) s’étendant radialement à partir de laquelle une branche radialement interne (43) et une branche radialement externe (44) s’étendent axialement, l’extrémité libre du rebord aval (24a) de la plate-forme externe (20) venant en appui axial sur la base (42) de l’organe de fixation (41).
- 5. Turbine (1) selon la revendication 4, dans laquelle la branche radialement externe (44) de l’organe de fixation (41) est en appui sur la surface radialement externe (10b) de la partie cylindrique (10) du rail aval (6) du carter (3).
- 6. Turbine (1) selon la revendication 4 ou 5, dans laquelle la branche radialement interne (43) de l’organe de fixation (41) est en appui sur une surface radialement interne cylindrique (45) du rebord aval (24a) de la plate-forme radialement externe (20) du distributeur (14).
- 7. Turbine (1) selon l’une des revendications 1 à 6, dans laquelle le rebord amont (22a) de la plate-forme radialement externe (20) du distributeur (14) comprend une surface radialement interne (23a) cylindrique.
- 8. Turbine (1) selon l’une des revendications 1 à 7, dans laquelle le rebord aval (24a) de la plate-forme radialement externe (20) du distributeur (14) comprend une surface radialement externe (25a) cylindrique.
- 9. Turbine (1) selon l’une des revendications 1 à 8, dans laquelle la plate-forme radialement externe (20) du distributeur (14) comporte un rebord radialement externe amont (22a), en appui radial sur la surface radialement externe (8b) de la partie cylindrique (8) du rail amont (6), et un rebord radialement interne amont (22b), maintenant un anneau (33) en matériau abradable, situé en amont (AM) du distributeur (14), en appui radial sur la surface radialement interne (8a) de la partie cylindrique (8) u rail amont (5).
- 10. Turbomachine (2), telle par exemple qu’un turboréacteur ou un turbopropulseur d’avion, comportant une turbine (1) selon l’une des 5 revendications 1 à 9.1/22/2
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