FR3080646A1 - Etancheite entre une roue fixe et une roue mobile d'une turbomachine - Google Patents
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Abstract
Ensemble (1) pour une turbomachine (2) comprenant une roue mobile (3) autour d'un axe (X) et une roue fixe (4) adjacente sectorisée axialement décalée, ladite roue mobile (3) comprenant une pluralité d'aubes mobiles (5) délimitées chacune radialement par un plateau (6) présentant un becquet (7, 8) en saillie axiale, ladite roue fixe (4) comprenant une pluralité d'aubes fixes (9) délimitées radialement par une plateforme (10) annulaire, ladite roue fixe (4) comprenant un anneau (11) centré sur ledit axe (X) et monté mobile en translation axiale sur ladite plateforme (10) via au moins un amortisseur (12), ledit anneau (11) comprenant un revêtement abradable (13), ladite roue fixe (4) et ledit revêtement abradable (13) étant configurés pour que le revêtement abradable (13) soit en contact axial avec les becquets (7, 8) desdites aubes mobiles (5) lorsque la vitesse de rotation de la roue mobile (3) est supérieure à une valeur prédéterminée.
Description
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne le domaine des turbomachines telles qu’un turboréacteur ou un turbopropulseur d’avion, et plus particulièrement l’étanchéité entre une roue fixe et une roue mobile adjacente d’une telle turbomachine.
ETAT DE L’ART
De manière générale, une turbine (ou un compresseur) de turbomachine comprend plusieurs étages comportant chacun une roue mobile autour d’un axe X (coaxial avec l’axe longitudinal de la turbomachine) et une roue fixe sectorisée disposée en amont de la roue mobile. La roue mobile comprend une pluralité d’aubes mobiles délimitées chacune radialement par un plateau interne d’un pied et un plateau externe d’un talon. La roue fixe comprend une pluralité d’aubes fixes délimitées radialement par une plateforme interne et une plateforme externe.
Par convention dans la présente demande, on entend par « axial >> ou « axialement >> toute direction parallèle à l’axe X, et par « radial >> ou « radialement >> toute direction perpendiculaire à l’axe X. De même, par convention dans la présente demande, les termes « interne », « externe », « intérieur >> ou « extérieur >> sont définis radialement par rapport à l’axe X. Enfin, les termes « amont >> et « aval >> sont définis par rapport au sens de circulation des gaz dans la turbomachine.
Plus précisément, le talon de chaque aube mobile comporte plusieurs léchettes en saillie radialement vers l’extérieur depuis le plateau externe. Les léchettes de l’aube mobile sont destinées à coopérer par complémentarité de forme avec un bloc annulaire de matière abradable fixé à un carter externe pour former un joint d’étanchéité de type labyrinthe. Le pied de chaque aube mobile est configuré pour être engagé dans une alvéole de forme complémentaire d’un disque de la roue mobile. Les disques des différents étages sont généralement bridés les uns aux autres.
Les plateaux externes et les plateaux internes définissent entre eux une portion d’une veine dans laquelle circule un flux de gaz.
La roue fixe comprend des moyens d’accrochage au carter externe, ces moyens d’accrochage faisant saillie vers l’extérieur depuis la plateforme externe. La roue fixe peut comprendre une paroi en saillie radialement vers l’intérieur depuis la plateforme interne et un bloc de matière abradable fixé sur cette paroi, ce bloc étant destiné à coopérer avec des léchettes bridées par exemple entre deux disques adjacents de la roue mobile.
De la même manière que les plateaux, la plateforme externe et la plateforme interne définissent entre eux une portion de la veine.
Le carter externe définit avec la plateforme externe et les plateaux externes différentes enceintes externes en dehors de la veine. De la même manière, les disques définissent avec la plateforme interne et les plateaux internes différentes enceintes internes en dehors de la veine.
Afin d’optimiser le rendement de la turbomachine, il est important de minimiser les fuites de gaz radiales depuis la veine vers le enceintes internes et externes.
Pour réduire les fuites de gaz depuis la veine vers les enceintes internes, il connu du document FR-B1-2977274 au nom de la demanderesse de disposer sur la paroi de la roue fixe, directement ou via un support, des éléments en matériau abradable. Ces éléments en matériau abradable sont adaptés pour coopérer avec des becquets en saillie axiale depuis les plateaux internes de manière à former des joints d’étanchéité de type labyrinthe.
Toutefois, une telle solution n’est applicable que lorsque les mouvements axiaux relatifs de la roue fixe et des aubes mobiles résultant de leurs déformations sont faibles sous l’action des différentes sollicitations extérieures (notamment thermique, aérodynamique et centrifuge).
En effet, dans le cas contraire, les contacts appuyés entre les becquets et les éléments en matériau abradable sont à l’origine d’efforts axiaux non négligeables préjudiciables notamment au rendement de la turbomachine et à la durée de vie des roues fixe et mobile.
La solution présentée dans le document précité impose donc très souvent de renforcer de manière excessive les roues fixe et mobile afin de limiter leurs déplacements axiaux.
Par ailleurs, dans le processus de dimensionnement des aubes mobiles et du disque associé, les motoristes ont constaté que la résistance aux sollicitations vibratoires représentait un critère de dimensionnement majeur impliquant fréquemment soit la reconception de l’ensemble soit la mise en place de tolérances contraignantes pour la fabrication.
Plus précisément, la contrainte dynamique est maximale lorsque les aubes mobiles sont en résonance. Les aubes mobiles entrent en résonance principalement sur ses premiers modes propres lorsque les niveaux de contrainte sont importants. Pour les deux premiers modes propres, les déplacements axiaux résultants sont importants notamment au niveau du talon des aubes mobiles.
L’atténuation des déplacements axiaux des aubes mobiles lorsque ces dernières sont en résonance permettrait de réduire les sollicitations dynamiques, et autrement dit d’accroître leur durée de vie et/ou d’assouplir les tolérances associées pour la fabrication.
L’objectif de la présente invention est donc de proposer un dispositif d’étanchéité permettant de réduire efficacement les fuites de gaz radiales depuis la veine vers les enceintes sans toutefois nécessiter un renforcement mécanique des roues mobile et fixe, tout en atténuant les déplacements axiaux des aubes mobiles, et notamment lorsque ces dernières sont en résonance.
EXPOSE DE L’INVENTION
L’invention propose à cet effet un ensemble pour une turbomachine comprenant une roue mobile autour d’un axe X et une roue fixe adjacente sectorisée, ladite roue fixe étant coaxiale avec ledit axe X et axialement décalée par rapport à ladite roue mobile, ladite roue mobile comprenant une pluralité d’aubes mobiles délimitées chacune radialement par un plateau présentant un becquet en saillie axiale, ladite roue fixe comprenant une pluralité d’aubes fixes délimitées radialement par une plateforme annulaire, caractérisé en ce que ladite roue fixe comprend un anneau centré sur ledit axe X et monté mobile en translation axiale sur ladite plateforme via au moins un amortisseur, ledit anneau comprenant un revêtement abradable, ladite roue fixe et ledit revêtement abradable étant configurés pour que le revêtement abradable soit en contact axial avec les becquets desdites aubes mobiles lorsque la vitesse de rotation de la roue mobile est supérieure à une valeur prédéterminée Rc.
Premièrement, au-delà de la valeur prédéterminée Rc, le contact axial entre le revêtement abradable et les becquets des aubes mobiles assure une étanchéité, et autrement dit empêche les fuites de gaz radiales en dehors de la veine, au bénéfice du rendement de la turbomachine.
Deuxièmement, le fait que l’anneau soit monté via au moins un amortisseur permet de réduire les déplacements axiaux des aubes mobiles, une partie de l’énergie de déformation des aubes mobiles étant absorbée via l’amortisseur. Ce montage est d’autant plus profitable lorsque les aubes mobiles sont en résonnance, l’amortisseur permettant une dissipation de l’énergie de résonance et une atténuation du niveau vibratoire du mode propre considéré. Un tel amortisseur permet de réduire les sollicitations dynamiques des aubes mobiles au bénéfice de leur durée de vie et/ou de l’assouplissement des tolérances associées pour la fabrication.
L’ensemble selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres :
- lesdits plateaux et ladite plateforme délimitent une veine dans laquelle circule un flux de gaz, l’anneau comprenant une première surface périphérique coaxiale avec l’axe X et orientée vers ladite veine, ladite première surface s’ajustant via un premier jeu radial avec une première bordure annulaire pratiquée dans ladite plateforme de sorte que ladite première surface et ladite première bordure se recouvrent axialement au moins partiellement lorsque l’anneau est dans une première position définie par défaut dans laquelle les becquets sont distants dudit revêtement abradable ;
- un lubrifiant est placé au niveau dudit premier jeu radial ;
- l’anneau comprend une seconde surface périphérique coaxiale avec l’axe X et opposée à ladite première surface, ladite seconde surface s’ajustant via un second jeu radial avec une seconde bordure annulaire pratiquée dans ladite plateforme de sorte que ladite seconde surface et ladite seconde bordure se recouvrent axialement au moins partiellement lorsque l’anneau est dans ladite première position ;
- l’anneau est monté mobile en translation axiale sur une partie aval de la plateforme de sorte que le revêtement abradable soit sensiblement en regard de becquets amont des aubes mobiles ;
- ladite plateforme délimite extérieurement chacune des aubes fixes et lesdits plateaux délimitent extérieurement chacune des aubes mobiles ;
- ledit amortisseur comprend :
- un corps fixe solidaire de ladite plateforme et dans lequel se déplace un piston ;
- une tige mobile solidaire dudit piston à l’une de ses extrémités et dudit anneau à son extrémité opposée ;
- un fluide et/ou un ressort placé dans le corps et destiné à absorber les déplacements axiaux des aubes mobiles résultant de leur déformation sous l’action des sollicitations extérieures lorsque la vitesse de rotation de la roue mobile est supérieure à ladite valeur prédéterminée Rc ;
- ladite roue fixe comprend au moins trois amortisseurs répartis autour de l’axe X de manière régulière ;
L’invention a pour deuxième objet une turbomachine comprenant un ensemble tel que décrit précédemment.
DESCRIPTION DES FIGURES
L’invention sera mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante faite à titre d’exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique partielle en coupe axiale d’une turbine d’une turbomachine illustrant un ensemble comprenant une roue mobile et une roue fixe comportant un anneau dans une première position, selon un premier mode de réalisation ;
- la figure 2 est une vue de détail en perspective éclatée illustrant le montage d’un anneau sur une plateforme d’une roue fixe ;
- la figure 3 est une vue similaire à la figure 1 dans laquelle l’anneau se trouve dans une deuxième position ;
- la figure 4 est une vue similaire aux figures 1 et 3 dans laquelle l’anneau se trouve dans une troisième position ;
- la figure 5 est une vue schématique de détail illustrant un second mode de réalisation ;
- la figure 6 est une vue partielle en coupe axiale d’une turbine d’une turbomachine illustrant notamment un ensemble comprenant une roue mobile et une roue fixe, selon un troisième mode de réalisation.
DESCRIPTION DETAILLEE
Sur les figures 1 à 6 est représenté un ensemble 1 (plus communément appelé étage) d’une turbine basse pression d’une turbomachine 2 telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'aéronef. La turbine basse pression est disposée en aval d’une turbine haute pression qui est elle-même disposée en aval d'une chambre de combustion par rapport au sens de circulation des gaz dans la turbomachine 2.
L’ensemble 1 comprend une roue mobile 3 autour d’un axe X (coaxial avec l’axe longitudinal de la turbomachine 2) et une roue fixe 4 adjacente sectorisée, la roue fixe 4 étant coaxiale avec l’axe X (également coaxiale avec l’axe longitudinal de la turbomachine 2) et axialement décalée par rapport à la roue mobile 3. Dans le cas d’une turbine, la roue fixe 4 est plus communément appelée « distributeur ».
La roue mobile 3 comprend une pluralité d’aubes mobiles 5 délimitées chacune radialement par un plateau 6, 34 présentant un becquet 7, 8 en saillie axiale. La roue fixe 4 comprend une pluralité d’aubes fixes 9 délimitées radialement par une plateforme 10, 33 annulaire.
La roue fixe 4 comprend en outre un anneau 11, 35 centré sur l’axe X et monté mobile en translation axiale sur la plateforme 10, 33 via au moins un amortisseur 12. Autrement dit, l’anneau 11 est coaxial avec l’axe longitudinal de la turbomachine 2. L’anneau 11 comprend un revêtement abradable 13. La roue fixe 4 et le revêtement abradable 13 sont configurés pour que le revêtement abradable 13 soit en contact axial avec les becquets 7, 8 des aubes mobiles 5 lorsque la vitesse de rotation de la roue mobile 3 est supérieure à une valeur prédéterminée Rc.
Les exemples illustrés sur les figures 1 à 6 ne sont en rien limitatifs, l’ensemble 1 présenté ci-dessus pourrait être disposé notamment dans une turbine haute pression ou un compresseur de la turbomachine 2.
Selon les modes de réalisation illustrés sur les figures 1 à 5, la plateforme 10 (ci-après dénommé plateforme externe) de la roue fixe 4 délimite extérieurement chacune des aubes fixes 9. Les plateaux 6 (ciaprès dénommé plateaux externes) de la roue mobile 3 délimitent extérieurement chacune des aubes mobiles 5. Les plateaux externes 6 et la plateforme externe 10 délimitent extérieurement une veine 14 dans laquelle circule un flux de gaz (des gaz d’échappement dans le cas d’une turbine).
En variante, la plateforme pourrait délimiter intérieurement chacune des aubes fixes et les plateaux de la roue mobile pourraient délimiter intérieurement chacune des aubes mobiles.
Selon le mode de réalisation illustré sur la figure 6, les aubes fixe 9 de la roue fixe 4 sont délimitées radialement par la plateforme externe 10 annulaire et une plateforme interne 33 annulaire. Chaque aube mobile 5 est délimitée radialement par le plateau externe 6 et un plateau interne 34. Les plateaux externes 6 et la plateforme externe 10 délimitent extérieurement la veine 14. Les plateaux internes 34 et la plateforme interne 33 délimitent intérieurement la veine 14.
Selon les modes de réalisation illustrés sur les figures, la roue fixe 4 est disposée en amont de la roue mobile 3.
La roue fixe 4 comprend une pluralité de secteurs 15 disposés circonférentiellement bout à bout autour de l’axe X afin d’obtenir une roue 360°. La plateforme externe 10 comprend des moyens d’accrochage à un carter externe fixe (représenté uniquement sur la figure 6), ces moyens d’accrochage faisant saillie radialement vers l’extérieur depuis la plateforme externe 10.
La plateforme externe 10 comprend une enveloppe 16 tronconique délimitée axialement par une collerette aval 17 circulaire en saillie radialement vers l’extérieur depuis l’enveloppe 16. L’enveloppe 16 s’évase de l’amont vers l’aval.
La roue mobile 3 comprend une pluralité d’aubes mobiles 5 disposées circonférentiellement autour de l’axe X. Chaque aube mobile 5 comporte à titre d’exemple une léchette amont 18 et une léchette aval 19 distantes axialement l’une de l’autre, ces léchettes 18, 19 faisant saillie radialement vers l’extérieur depuis le plateau externe 6. Les léchettes amont et aval 18, 19 de l’aube mobile 5 sont destinées à coopérer par complémentarité de forme avec un bloc annulaire de matière abradable 20 fixé au carter externe fixe (représenté uniquement sur la figure 6) pour former un joint d’étanchéité de type labyrinthe. Le plateau externe 6 et les léchettes 18, 19 d’une aube mobile 5 forment un ensemble appelé communément « talon >>.
Le plateau externe 6 de chaque aube mobile 5 présente, d’amont en aval, un becquet amont 7 s’étendant en amont de la léchette amont 18, une base centrale 21 s’étendant entre la léchette amont 18 et la léchette aval
19, et un becquet aval 8 s’étendant en aval de la léchette aval 19. Le becquet amont 7 fait saillie axialement vers l’amont depuis la base centrale
21. La base centrale 21 s’évase de l’amont vers l’aval. Le becquet aval 8 fait saillie vers l’aval depuis la base centrale 21.
De la même manière, le plateau interne 34 comprend un becquet amont 7 en saillie axiale vers l’amont et un becquet aval 8 en saillie axiale vers l’aval.
Selon les modes de réalisation illustrés sur les figures 1 à 5, l’anneau 11 est monté mobile en translation axiale sur la collerette aval 17 de la plateforme externe 10 de sorte que le revêtement abradable 13 de l’anneau 11 soit sensiblement en regard des becquets amont 7 des plateaux externes 6 des aubes mobiles 5. Tel qu’explicité ci-après, un tel anneau 11 permet de réduire les fuites de gaz entre une roue fixe 4 et une roue mobile 3 d’un même étage.
Un anneau 11 pourrait être monté mobile en translation axiale sur la plateforme externe 10 d’une roue fixe adjacente disposée directement en aval de la roue mobile 3 de sorte que le revêtement abradable 13 de l’anneau 11 soit sensiblement en regard des becquets aval 8 des plateaux externes 6 de la roue mobile 3. Un tel anneau permettrait de réduire les fuites de gaz entre une roue mobile d’un premier étage et une roue fixe d’un second étage qui est accolé au premier étage.
Un anneau 11 peut ainsi être positionné entre une roue fixe et une roue mobile d’un même étage ou entre une roue fixe et une roue mobile d’étages adjacents. Une telle solution peut s’appliquer bien évidemment sur tous les étages de la turbine.
Selon le mode de réalisation illustré sur la figure 6, de la même manière que pour les modes de réalisation représentés sur les figues 1 à 5, la roue fixe 4 comprend un anneau 11 monté mobile en translation axiale sur la collerette aval 17 de la plateforme externe 10 de sorte que le revêtement abradable 13 de l’anneau 11 soit sensiblement en regard des becquets amont 7 des plateaux externes 6 des aubes mobiles 5. En outre, la roue fixe 4 comprend un second anneau 35 monté mobile en translation axiale sur la plateforme interne 33 de sorte que le revêtement abradable 13 de l’anneau 35 soit sensiblement en regard des becquets amont 7 des plateaux internes 34 des aubes mobiles 5.
L’anneau 11, 35 comprend une première surface 22 périphérique coaxiale avec l’axe X et orientée vers la veine 14, la première surface 22 s’ajustant via un premier jeu radial 23 avec une première bordure 24, 37 annulaire pratiquée dans la plateforme 10, 33 de sorte que la première surface 22 et la première bordure 24, 37 se recouvrent axialement au moins partiellement lorsque l’anneau 11,35 est dans une première position définie par défaut dans laquelle les becquets 7, 8 sont distants du revêtement abradable 13.
Selon les modes de réalisation illustrés sur les figures, l’anneau 11 comprend une surface interne cylindrique 22 (première surface) entourant une face externe cylindrique d’une bordure interne 24 (première bordure) de la plateforme externe 10 avec un premier jeu radial 23. La bordure interne 24 de la plateforme externe 10 fait saillie axialement vers l’aval depuis la collerette aval 17. Le fait d’avoir une portion de recouvrement entre l’anneau 11 et la bordure interne 24 lorsque l’anneau 11 est dans la première position permet de réduire le flux radial de gaz circulant en amont de l’anneau 11.
L’anneau 35 comprend une surface externe cylindrique (première surface) entourant une face interne cylindrique d’une bordure externe 37 (première bordure) de la plateforme interne 33 avec un premier jeu radial. La bordure externe 37 de la plateforme interne 33 fait saillie axialement vers l’aval depuis la plateforme interne 33. Le fait d’avoir une portion de recouvrement entre l’anneau 35 et la bordure externe 37 lorsque l’anneau 35 est dans la première position permet de réduire le flux radial de gaz circulant en amont de l’anneau 35.
Le premier jeu radial 23 est défini de manière à répondre à l’ensemble des fonctions suivantes :
- permettre le mouvement axial de l’anneau 11, 35 par rapport à la plateforme 10, 33 ;
- limiter le passage de gaz ;
- faciliter le montage de l’anneau 11,35.
Avantageusement, un lubrifiant est placé au niveau du premier jeu radial 23 pour d’une part empêcher le passage d’air entre l’anneau 11 et la bordure interne 24 de la plateforme externe 10, d’autre part faciliter le mouvement de l’anneau 11 par rapport à la collerette aval 17 de la plateforme externe 10 et enfin faciliter le montage de l’anneau 11. Le lubrifiant est par exemple de la graisse.
Avantageusement, un lubrifiant est placé au niveau du premier jeu radial pour d’une part empêcher le passage d’air entre l’anneau 35 et la bordure externe 37 de la plateforme interne 33, d’autre part faciliter le mouvement de l’anneau 35 par rapport à la plateforme interne 33 et enfin faciliter le montage de l’anneau 35. Le lubrifiant est par exemple de la graisse.
Selon les modes de réalisation illustrés sur les figures 1 à 4 et 6, l’anneau 11, 35 comprend une seconde surface 25 périphérique coaxiale avec l’axe X et opposée à la première surface 22, la seconde surface 25 s’ajustant via un second jeu radial 26 avec une seconde bordure 27, 36 annulaire pratiquée dans la plateforme 10, 33 de sorte que la seconde surface 25 et la seconde bordure 27, 37 se recouvrent axialement au moins partiellement lorsque l’anneau 11,35 est dans la première position.
Plus précisément, l’anneau 11 comprend une surface externe cylindrique 25 (seconde surface) disposée en regard d’une face interne cylindrique d’une bordure externe 27 (seconde bordure) avec un second jeu radial 26. La bordure externe 27 fait saillie axialement vers l’aval depuis la collerette aval 17 de la plateforme externe 10. La bordure interne 24 et la bordure externe 27 de la plateforme externe 10 définissent entre eux une rainure annulaire dans laquelle coulisse axialement l’anneau 11. Le fait d’avoir une seconde portion de recouvrement lorsque l’anneau 11 est dans la première position permet de réduire davantage le flux radial de gaz circulant en amont de l’anneau 11.
L’anneau 35 comprend une surface interne cylindrique (seconde surface) disposée en regard d’une face externe cylindrique d’une bordure interne 36 (seconde bordure) avec un second jeu radial. La bordure interne 36 fait saillie axialement vers l’aval depuis la plateforme interne 33. La bordure interne 36 et la bordure externe 37 de la plateforme interne 33 définissent entre eux une rainure annulaire dans laquelle coulisse axialement l’anneau 35. Le fait d’avoir une seconde portion de recouvrement lorsque l’anneau 35 est dans la première position permet de réduire davantage le flux radial de gaz circulant en amont de l’anneau 35.
Le second jeu radial 26 est défini de la même manière que le premier jeu radial 23.
Avantageusement, un lubrifiant est placé au niveau du second jeu radial 26 pour d’une part empêcher le passage d’air entre l’anneau 11 et la bordure externe 27 de la plateforme externe 10, d’autre part faciliter le mouvement de l’anneau 11 par rapport à la collerette aval 17 et enfin faciliter le montage de l’anneau 11. Le lubrifiant est par exemple de la graisse.
Avantageusement, un lubrifiant est placé au niveau du second jeu radial pour d’une part empêcher le passage d’air entre l’anneau 35 et la bordure interne 36 de la plateforme interne 33, d’autre part faciliter le mouvement de l’anneau 35 par rapport à la plateforme interne 33 et enfin faciliter le montage de l’anneau 35. Le lubrifiant est par exemple de la graisse.
Selon les modes de réalisation illustré sur les figures, l’anneau 11, 35 a une section rectangulaire. L’anneau 11,35 comprend une semelle 28 et le revêtement abradable 13 disposé sur une face aval de la semelle 28 lorsque l’anneau 11, 35 est monté mobile en translation axiale sur une extrémité aval de la roue fixe 4.
Selon les modes de réalisation illustré sur les figures, l’anneau 11, 35 est formé d’un seul bloc. En variante, l’anneau 11, 35 pourrait être sectorisé.
Selon les modes de réalisation illustrés sur les figures, pour garantir l’isostatisme de l’anneau 11, 35, la roue fixe 4 comprend au moins trois amortisseurs 12 répartis autour de l’axe X de manière régulière.
Le nombre d’amortisseurs varie notamment en fonction des caractéristiques dimensionnelles de l’anneau.
Selon les modes de réalisation illustré sur les figures, les amortisseurs 12 sont des amortisseurs à fluide et comprennent chacun :
- un corps 29 fixe solidaire de la plateforme 10, 33 et dans lequel se déplace un piston 30 ;
- une tige 31 mobile solidaire du piston 30 à l’une de ses extrémités et de l’anneau 11,35 à son extrémité opposée ;
- un fluide 32 placé dans le corps 29 et destiné à absorber les déplacements axiaux des aubes mobiles 5 résultant de leur déformation sous l’action des sollicitations extérieures lorsque la vitesse de rotation de la roue mobile 3 est supérieure à la valeur prédéterminée Rc.
Plus précisément, le corps 29 s’étend axialement et est formé dans la plateforme 10, 33. Le piston 30 et la tige 31 se déplacent suivant une direction axiale. Les amortisseurs 12 permettent le guidage de l’anneau 11, 35 par rapport à la plateforme 10, 33.
En variante, les amortisseurs pourraient être des amortisseurs à ressort ou des amortisseurs combinant un fluide et un ressort.
Chaque amortisseur 12 est configuré pour exercer un effort de rappel sur l’anneau 11, 35 de manière à maintenir le contact axial entre le revêtement abradable 13 et les becquets 7, 8 des aubes mobiles 5 au-delà de la valeur prédéterminée Rc.
Pour cela, chaque amortisseur 12 peut être combiné avec des moyens de rappel configurés pour exercer un effort de rappel sur l’anneau 11,35. Les moyens de rappel tendent à positionner l’anneau 11,35 dans la première position (position définie par défaut représentée notamment sur la figure 1). Les moyens de rappel sont par exemple placés à l’intérieur ou à l’extérieur de l’amortisseur 12. Les moyens de rappel sont par exemple un ou plusieurs ressorts.
Selon les modes de réalisation illustrés sur les figures, l’effort de rappel s’exerce ici de la gauche vers la droite.
La figure 1 illustre l’ensemble 1 lorsque la roue mobile 3 se trouve à une vitesse V1 inférieure à la valeur prédéterminée Rc. A cette vitesse V1, l’anneau 11 se trouve dans une première position définie par défaut dans laquelle les becquets amont 7 sont distants du revêtement abradable 13. Dans cette première position, les amortisseurs 12 ne sont donc pas sollicités.
La valeur prédéterminée Rc correspond à une vitesse de la roue mobile 3 à partir de laquelle un contact est souhaité entre les becquets amont 7 et le revêtement abradable 13, et autrement dit une étanchéité entre les becquets amont 7 et le revêtement abradable 13.
La valeur prédéterminée Rc correspond par exemple à la vitesse de la roue mobile 3 en début de la phase de croisière. Pour une vitesse inférieure à la valeur Rc, l’optimisation de l’étanchéité n’a qu’un très faible intérêt puisque la consommation en carburant est faible.
La figure 3 illustre l’ensemble 1 lorsque la roue mobile 3 se trouve à une vitesse V2 supérieure à la valeur prédéterminée Rc. A cette vitesse V2, l’anneau 11 se trouve dans une deuxième position légèrement décalé vers l’amont par rapport à la première position.
Dans cette deuxième position, les becquets amont 7 sont en contact axial avec le revêtement abradable 13 de sorte à un former un sillon dans le revêtement abradable 13. Les becquets amont 7 exercent un effort axial noté F1 sur l’anneau 11. Les amortisseurs 12 sont légèrement sollicités. On note que dans cette deuxième position l’étanchéité est assurée entre la plateforme externe 10 et les plateaux externes 6.
La figure 4 illustre l’ensemble 1 lorsque la roue mobile 3 se trouve à une vitesse V3 supérieure à la valeur prédéterminée Rc. A cette vitesse V3, les aubes mobiles 5 sont en résonance. L’anneau 11 se trouve dans une troisième position décalée vers l’amont par rapport aux première et 5 deuxième positions.
Dans cette troisième position, les becquets amont 7 sont en contact axial avec le revêtement abradable 13 et exerce un effort axial noté F2 supérieur à l’effort F1 (deuxième position). Les amortisseurs 12 sont davantage sollicités. Les amortisseurs 12 limitent significativement les 10 déplacements axiaux des aubes mobiles 5 via une compression du fluide 32 (dissipation de l’énergie de résonnance), et par conséquent les amortisseurs 12 limitent les sollicitations dynamiques des aubes mobiles 5.
Claims (9)
- REVENDICATIONS1. Ensemble (1) pour une turbomachine (2) comprenant une roue mobile (3) autour d’un axe (X) et une roue fixe (4) adjacente sectorisée, ladite roue fixe (4) étant coaxiale avec ledit axe (X) et axialement décalée par rapport à ladite roue mobile (3), ladite roue mobile (3) comprenant une pluralité d’aubes mobiles (5) délimitées chacune radialement par un plateau (6, 34) présentant un becquet (7, 8) en saillie axiale, ladite roue fixe (4) comprenant une pluralité d’aubes fixes (9) délimitées radialement par une plateforme (10, 33) annulaire, caractérisé en ce que ladite roue fixe (4) comprend un anneau (11, 35) centré sur ledit axe (X) et monté mobile en translation axiale sur ladite plateforme (10, 33) via au moins un amortisseur (12) , ledit anneau (11,35) comprenant un revêtement abradable (13), ladite roue fixe (4) et ledit revêtement abradable (13) étant configurés pour que le revêtement abradable (13) soit en contact axial avec les becquets (7, 8) desdites aubes mobiles (5) lorsque la vitesse de rotation de la roue mobile (3) est supérieure à une valeur prédéterminée (Rc).
- 2. Ensemble (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits plateaux (6, 34) et ladite plateforme (10, 33) délimitent une veine (14) dans laquelle circule un flux de gaz, l’anneau (11,35) comprenant une première surface (22) périphérique coaxiale avec l’axe (X) et orientée vers ladite veine (14), ladite première surface (22) s’ajustant via un premier jeu radial (23) avec une première bordure (24, 37) annulaire pratiquée dans ladite plateforme (10, 33) de sorte que ladite première surface (22) et ladite première bordure (24, 37) se recouvrent axialement au moins partiellement lorsque l’anneau (11,35) est dans une première position définie par défaut dans laquelle les becquets (7, 8) sont distants dudit revêtement abradable (13) .
- 3. Ensemble (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce qu’un lubrifiant est placé au niveau dudit premier jeu radial (23).
- 4. Ensemble (1) selon l’une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que l’anneau (11, 35) comprend une seconde surface (25) périphérique coaxiale avec l’axe (X) et opposée à ladite première surface (22), ladite seconde surface (25) s’ajustant via un second jeu radial (26) avec une seconde bordure (27, 36) annulaire pratiquée dans ladite plateforme (10, 33) de sorte que ladite seconde surface (25) et ladite seconde bordure (27, 36) se recouvrent axialement au moins partiellement lorsque l’anneau (11, 35) est dans ladite première position.
- 5. Ensemble (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’anneau (11) est monté mobile en translation axiale sur une partie aval (17) de la plateforme (10, 33) de sorte que le revêtement abradable (13) soit sensiblement en regard de becquets amont (7) des aubes mobiles (5).
- 6. Ensemble (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite plateforme (10) délimite extérieurement chacune des aubes fixes (9) et lesdits plateaux (6) délimitent extérieurement chacune des aubes mobiles (5).
- 7. Ensemble (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit amortisseur (12) comprend :- un corps (29) fixe solidaire de ladite plateforme (10, 33) et dans lequel se déplace un piston (30) ;- une tige (31) mobile solidaire dudit piston (30) à l’une de ses extrémités et dudit anneau (11,35) à son extrémité opposée ;- un fluide (32) et/ou un ressort placé dans le corps (29) et destiné à absorber les déplacements axiaux des aubes mobiles (5) résultant de leur déformation sous l’action des sollicitations extérieures lorsque la vitesse de rotation de la roue mobile (3) est supérieure à ladite valeur prédéterminée (Rc).5
- 8. Ensemble (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite roue fixe (4) comprend au moins trois amortisseurs (12) répartis autour de l’axe (X) de manière régulière.
- 9. Turbomachine (2) comprenant un ensemble (1) selon l’une des 10 revendications précédentes.
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|---|---|---|---|
| FR1853651A FR3080646B1 (fr) | 2018-04-26 | 2018-04-26 | Etancheite entre une roue fixe et une roue mobile d'une turbomachine |
Applications Claiming Priority (2)
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3080646A1 true FR3080646A1 (fr) | 2019-11-01 |
| FR3080646B1 FR3080646B1 (fr) | 2020-03-27 |
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ID=62597761
Family Applications (1)
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| FR1853651A Active FR3080646B1 (fr) | 2018-04-26 | 2018-04-26 | Etancheite entre une roue fixe et une roue mobile d'une turbomachine |
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|---|---|
| FR (1) | FR3080646B1 (fr) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3103209A1 (fr) * | 2019-11-20 | 2021-05-21 | Safran Aircraft Engines | Joint d’étanchéité à labyrinthe comportant un élément abradable glissant |
| FR3127518A1 (fr) * | 2021-09-28 | 2023-03-31 | Safran Helicopter Engines | Étage de turbomachine comprenant au moins un anneau d’étanchéité |
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| US20080061515A1 (en) * | 2006-09-08 | 2008-03-13 | Eric Durocher | Rim seal for a gas turbine engine |
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2018
- 2018-04-26 FR FR1853651A patent/FR3080646B1/fr active Active
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3080646B1 (fr) | 2020-03-27 |
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