FR3074840A1 - Distributeur de turbomachine a etancheite amelioree - Google Patents

Distributeur de turbomachine a etancheite amelioree Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un distributeur d'une turbine de turbomachine comprenant au moins un secteur d'anneau disposé autour d'une direction axiale (X), le secteur d'anneau ayant une plateforme interne (18) et une plateforme externe (20) entre lesquelles s'étendent au moins une pale (22), la plateforme externe (20) comprenant une paroi (50) radiale destinée à faire face selon la direction axiale à une paroi radiale (42) d'un carter (40) de la turbine, la paroi radiale (50) comprenant une nervure (520) qui fait saillie de la paroi (50) dans la direction axiale et qui est destinée à coopérer avec la paroi radiale (42) du carter, le distributeur étant caractérisé en ce que la nervure (520) comprend une première portion (52) radialement interne et une deuxième portion (100) radialement externe, la deuxième portion (100) s'étendant radialement jusqu'à l'extrémité radiale de la paroi radiale (50) de la plateforme externe (20).

Description

DOMAINE TECHNIQUE GENERAL
L’invention concerne le domaine des distributeurs de turbine, notamment les distributeurs d’une turbomachine. L’invention concerne également un agencement dans un distributeur permettant d’améliorer l’étanchéité d’un tel distributeur.
ETAT DE LA TECHNIQUE
La figure 1 représente un exemple de turbine 10 de type connu dans une turbomachine.
Cette turbine 10 comprend un distributeur 12 monté en sortie d'une chambre de combustion 14 de la turbomachine, et une roue à aubes 16 montée rotative en aval du distributeur 12.
Le distributeur 12 est destiné à redresser un flux de gaz chauds sortant de la chambre 14 de combustion en amont avant qu’il n’entre en contact avec une roue à aubes 16.
Le distributeur 12 est formé de plusieurs secteurs comportant deux platesformes de révolution coaxiales respectivement interne 18 et externe 20, qui délimitent une veine primaire 21 d'écoulement d'un flux d'air dans la turbine entre lesquelles des pales 22 fixes s’étendent.
Les pales 22 fixes sont réparties régulièrement autour d’un axe 24 de la turbine. En outre, chaque pale 22 est montée autour d’un axe 29 de basculement perpendiculaire à un plan axial médian de la pale.
La plateforme 20 externe du distributeur comprend une paroi radiale 50 annulaire qui s'étend en face et à distance d’une paroi radiale aval 42 d’un carter 40 statorique de la turbine.
La paroi radiale amont 50 de la plateforme externe 20 comporte une nervure 52 d'appui s'étendant vers l'aval faisant saillie de la paroi 50 annulaire dans la direction axiale.
La nervure d'appui 52 forme un moyen d'appui axial du distributeur 12 contre la paroi radiale aval 42 du carter 40 statorique et participe à l'étanchéité de la veine 21 primaire. En effet les flux de gaz chauds ne doivent pas s’échapper hors de la veine primaire au risque d’en diminuer les performances.
La paroi radiale 50 porte en outre sur sa face amont une pluralité de lamelles d'étanchéité 54 agencées circonférentiellement bout à bout et réparties sur les secteurs du distributeur 12. Ces lamelles d'étanchéité 54 s'étendent radialement au delà de l'extrémité radialement externe de la paroi radiale 50 et coopèrent avec une nervure d'étanchéité 56 formée en saillie vers l'amont sur la paroi radiale aval 42 du carter 40.
En fonctionnement, les gaz chauds provenant de la chambre 14 de combustion de la turbomachine s'écoulent à travers les pales 22 du distributeur 12 et exercent sur celles-ci une poussée axiale qui sollicite le distributeur 12 vers l'aval. Ce dernier vient par conséquent en appui sur la paroi radiale aval 42 du carter externe 40 contre laquelle est appliquée la nervure d'appui annulaire 52 du distributeur.
La forme de la nervure d'appui 52 permet d'assurer en permanence l'étanchéité de la veine primaire 21, même en cas de léger basculement vers l'aval de chaque secteur du distributeur 12 autour de son axe de basculement 29 sous l'effet de la poussée des gaz. La zone d’appui entre la nervure d’appui 52 et le carter présente dans la direction axiale un motif en forme de bande.
Cet appui entraine par conséquent des traces/usures par marquage sur le distributeur et sur le carter qui lui fait face.
De fait, il est souvent nécessaire de remplacer ces pièces endommagées ce qui n’est pas souhaitable.
PRESENTATION DE L’INVENTION
L’invention propose de pallier au moins un de ces inconvénients.
A cet effet, l’invention propose, un distributeur d’une turbine de turbomachine comprenant au moins un secteur d’anneau disposé autour d’une direction axiale, le secteur d’anneau ayant une plateforme interne et une plateforme externe entre lesquelles s’étendent au moins une pale, la plateforme externe comprenant une paroi radiale destinée à faire face selon la direction axiale à une paroi radiale d’un carter de la turbine, la paroi radiale comprenant une nervure qui fait saillie de la paroi dans la direction axiale et qui est destinée à coopérer avec la paroi radiale du carter, le distributeur étant caractérisé en ce que la nervure comprend une première portion radialement interne et une deuxième portion radialement externe, la deuxième portion s’étendant radialement jusqu’à l’extrémité radiale de la paroi radiale de la plateforme externe.
L’invention est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible :
la deuxième portion de la nervure est amovible ;
la deuxième portion comprend des ergots de fixation destinés à être insérés dans des trous de fixation du distributeur ;
les trous de fixation sont destinés à la fixation de lamelles d’étanchéité du distributeur, les ergots insérés dans les trous faisant face auxdits pions de fixation des lamelles d’étanchéité ;
les ergots sont formés d’un seul tenant avec la deuxième portion ;
la première portion et la deuxième portion sont agencés l’une par rapport à l’autre de sorte à être en contact radial et former une continuité de surface au niveau de la jonction entre lesdites première et deuxième portions selon une direction radiale ;
la deuxième portion a une forme d’aile et sa surface radialement interne est en contact radial avec la surface radialement externe de la première portion, la surface radialement interne de la deuxième portion comprenant des parties planes et/ou courbées et présentant une forme complémentaire à la surface radialement externe de la première portion ;
la deuxième portion présente une dimension radiale maximale, au moins deux fois supérieure à dimension radiale maximale de la première portion ;
la deuxième portion est en un matériau ayant un coefficient de dilatation thermique supérieur à celui du distributeur ;
la deuxième portion est en matériau à base de cobalt et/ou à base de nickel.
L’invention concerne également une turbine d’une turbomachine comprenant un distributeur selon l’invention.
Les avantages de l’invention sont multiples.
Puisque la deuxième portion de la rainure du distributeur s’étend jusqu’à l’extrémité radiale de la paroi radiale de la plateforme externe, la surface de contact entre le distributeur et le carter peut être augmentée, les usures sont donc limitées.
En cas d’usure, la deuxième partie pouvant étant amovible, elle peut être facilement remplacée.
De plus, la deuxième portion, lorsqu’elle est amovible, s’intégre facilement sur le distributeur et ne nécessite pas de pièce de montage supplémentaire.
PRESENTATION DES FIGURES
D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels, outre la figure 1 déjà discutée :
- la figure 2 illustre une vue de profil d’un secteur d’un distributeur sans un système d’étanchéité de l’invention ;
- la figure 3 illustre une vue de profil d’un secteur d’un distributeur avec un système d’étanchéité de l’invention ;
- les figures 4 à 6 illustrent différentes vues d’un système d’étanchéité de l’invention.
Sur l’ensemble des figures les éléments similaires portent des références identiques.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION Comme mentionné en introduction, la zone d’appui sur le carter de la nervure contribue à l’étanchéité de la veine primaire 21.
Pour améliorer l’étanchéité, un distributeur d’une turbine tel que représenté sur la figure 1, comprend, en relation avec les figures 2 à 6, une nervure 520 comprenant une première portion 52 radialement interne et une deuxième portion 100 radialement externe, la deuxième portion 100 s’étendant radialement jusqu’à l’extrémité radiale de la paroi radiale 50 de la plateforme externe.
En d’autres termes, la deuxième portion 100 est disposée radialement à l’extérieur de la première portion 52 et s’étend par conséquent radialement à l’extérieur de la première portion 52 de manière à augmenter la surface de contact entre la paroi radiale amont 50 de la plateforme externe 20 et la paroi radiale 42 du carter qui se font face.
Comme on l’aura compris, la nervure 520 telle qu’entendue dans cette description comprend deux éléments dont un est la nervure telle que présentée en introduction.
Afin d’avoir une surface de contact continue, la première et la deuxième portion sont agencées l’une par rapport à l’autre en contact radial et avec une continuité de surface dans la direction radiale au niveau de la jonction entre ces deux portions.
Comme cela est visible sur les figures 2 et 3, radialement à l’extérieur de la première portion 52 s’étend une partie de paroi externe 51, radialement externe par rapport à la première portion 52.
La deuxième portion 100, illustrée en détail sur les figures 4 à 6, est plaquée axialement contre la partie de paroi radialement externe 51, qui est radialement externe par rapport à la première portion 52, et la deuxième portion 100 présente une forme d’aile. La deuxième portion comprend notamment des parties planes et/ou courbées.
En particulier, la deuxième portion 100 est de préférence amovible et présente sa surface radialement interne de forme complémentaire à la surface radialement externe de la première portion 52.
De manière alternative, dans un mode de réalisation non représenté, la première et la deuxième portion sont formées d’un seul tenant avec le distributeur, de sorte que la deuxième portion n’est pas amovible.
Comme on l’aura compris, la deuxième portion 100 définit une surépaisseur disposée dans la continuité de la première portion 52 de sorte que la première et la deuxième portion puissent entrer ensemble en contact avec la paroi du carter qui fait face à la rainure.
De manière avantageuse, la dimension radiale maximale de la deuxième portion est au moins deux fois supérieure à la dimension radiale maximale de la première portion.
Avec une nervure de distributeur pourvue d’une deuxième portion radialement externe qui s’étend jusqu’à l’extrémité radialement externe de la paroi radiale 50 du distributeur, la surface de contact entre le carter et le distributeur est augmentée, ce qui limite les usures de type matage sur la nervure 520 ainsi que sur la paroi radiale 42 du carter qui fait face à la nervure 520 du distributeur.
Afin de pouvoir s’intégrer sans modifier la turbine, la deuxième portion 100 s’insère dans des trous 521, 522 de fixations des lamelles 54 d’étanchéités du distributeur. Par exemple, au moins deux trous, de préférence deux trous permettent de maintenir en position la deuxième portion 100 en appui radial sur la partie radialement externe de la première portion de la nervure et en appui axial contre la paroi radiale du carter et la paroi radiale du distributeur.
En position, les ergots 110 de fixation font face à des pions 55 de fixation des lamelles 54 d’étanchéité logés dans les trous 521, 522. Ces trous sont donc traversant. Comme on l’aura compris, les ergots 110 viennent remplir au moins en partie l’espace non utilisé par les pions de fixation des lamelles d’étanchéité.
Pour ce faire, la deuxième portion comprend ces ergots 110 de fixation insérés dans les trous 521, 522 de fixation.
De ce fait, la deuxième portion 100 est amovible ce qui simplifie les opérations de maintenance en cas d’usure.
De manière avantageuse, afin de favoriser le maintien de la deuxième portion
100 dans le distributeur, la deuxième portion 100 est en un matériau ayant un coefficient de dilatation supérieur à celui du distributeur. De cette façon, sous l’effet 10 de chaleur des gaz chauds provenant de la chambre de combustion en amont, les ergots se dilatent à l’intérieur des trous 521, 522 de fixation et permettent ainsi par leur frettage le maintien de la deuxième portion de la nervure qui est amovible.
A titre, d’exemple, la deuxième portion est en matériau à base de cobalt et/ou à base de nickel qui a l’avantage d’être résistant à haute température et qui est peu 15 abrasif.

Claims (11)

  1. REVENDICATIONS
    1. Distributeur d’une turbine de turbomachine comprenant au moins un secteur d’anneau disposé autour d’une direction axiale (X), le secteur d’anneau ayant une plateforme interne (18) et une plateforme externe (20) entre lesquelles s’étend au moins une pale (22), la plateforme externe (20) comprenant une paroi (50) radiale destinée à faire face selon la direction axiale à une paroi radiale (42) d’un carter (40) de la turbine, la paroi radiale (50) comprenant une nervure (520) qui fait saillie de la paroi (50) dans la direction axiale et qui est destinée à coopérer avec la paroi radiale (42) du carter, le distributeur étant caractérisé en ce que la nervure (520) comprend une première portion (52) radialement interne et une deuxième portion (100) radialement externe, la deuxième portion (100) s’étendant radialement jusqu’à l’extrémité radiale de la paroi radiale (50) de la plateforme externe (20).
  2. 2. Distributeur selon la revendication 1, dans lequel la deuxième portion (100) de la nervure (520) est amovible.
  3. 3. Distributeur selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la deuxième portion (100) comprend des ergots (110) de fixation destinés à être insérés dans des trous de fixation (521, 522) du distributeur.
  4. 4. Distributeur selon la revendication 3, dans lequel les trous de fixation (521, 522) sont destinés à la fixation de lamelles (54) d’étanchéité du distributeur, les ergots insérés dans les trous de fixation (521, 522) faisant face auxdits pions de fixation des lamelles (54) d’étanchéité.
  5. 5. Distributeur selon l’une des revendications 3 ou 4, dans lequel les ergots (110) sont formés d’un seul tenant avec la deuxième portion (100).
  6. 6. Distributeur selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la première portion (52) et la deuxième portion (100) sont agencés l’une par rapport à l’autre de sorte à être en contact radial et former une continuité de surface au niveau de la jonction entre lesdites première (52) et deuxième (100) portions selon une direction radiale.
  7. 7. Distributeur selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la deuxième portion (100) a une forme d’aile et sa surface radialement interne est en contact radial avec la surface radialement externe de la première portion (52), la surface radialement interne de la deuxième portion (100) comprenant des parties planes et/ou courbées et présentant une forme complémentaire à la surface radialement externe de la première portion (52).
  8. 8. Distributeur selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la deuxième portion (100) présente une dimension radiale maximale, au moins deux fois supérieure à la dimension radiale maximale de la première portion (52).
  9. 9. Distributeur selon la revendication précédente, dans lequel la deuxième portion (100) est en un matériau ayant un coefficient de dilatation thermique supérieur à celui du distributeur.
  10. 10. Distributeur selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la deuxième portion (100) est en matériau à base de cobalt et/ou à base de nickel.
  11. 11. Turbine d’une turbomachine comprenant un distributeur selon l’une des revendications précédentes.
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