FR3085405A1 - PRESSURIZATION OF THE INTER-LECHETTES CAVITY BY BYPASSING THE BYPASS FLOW - Google Patents
PRESSURIZATION OF THE INTER-LECHETTES CAVITY BY BYPASSING THE BYPASS FLOW Download PDFInfo
- Publication number
- FR3085405A1 FR3085405A1 FR1857722A FR1857722A FR3085405A1 FR 3085405 A1 FR3085405 A1 FR 3085405A1 FR 1857722 A FR1857722 A FR 1857722A FR 1857722 A FR1857722 A FR 1857722A FR 3085405 A1 FR3085405 A1 FR 3085405A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- pipe
- sealing structure
- seal
- face
- upstream
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
- F01D11/02—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by non-contact sealings, e.g. of labyrinth type
- F01D11/04—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by non-contact sealings, e.g. of labyrinth type using sealing fluid, e.g. steam
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
- F01D11/08—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
- F01D11/12—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator using a rubstrip, e.g. erodible. deformable or resiliently-biased part
- F01D11/127—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator using a rubstrip, e.g. erodible. deformable or resiliently-biased part with a deformable or crushable structure, e.g. honeycomb
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)
Abstract
L'invention concerne une structure d'étanchéité (20) d'un joint d'étanchéité (9) d'une turbomachine, la structure d'étanchéité (9) s'étendant circonférentiellement autour d'un axe (X) et étant configurée pour coopérer à frottement avec au moins une léchette (12) portée par un rotor de la turbomachine, la structure d'étanchéité comprenant un élément abradable (20) et présentant une face amont (25) destinée à être disposée en regard d'un flux traversant de l'amont vers l'aval la turbomachine et une face radialement interne (26) configurée pour s'étendre en regard de l'au moins une léchette (12), et au moins une canalisation (30), formée dans l'élément abradable (20), ladite au moins une canalisation (30) débouchant d'une part dans la face amont (25) et d'autre part dans la face radialement interne (26) avec une orientation circonférentielle par rapport à l'axe (X).The invention relates to a sealing structure (20) of a seal (9) of a turbomachine, the sealing structure (9) extending circumferentially around an axis (X) and being configured. to cooperate in friction with at least one wiper (12) carried by a rotor of the turbomachine, the sealing structure comprising an abradable element (20) and having an upstream face (25) intended to be disposed opposite a flow passing from upstream to downstream of the turbomachine and a radially internal face (26) configured to extend opposite the at least one wiper (12), and at least one pipe (30), formed in the abradable element (20), said at least one pipe (30) opening on the one hand into the upstream face (25) and on the other hand into the radially internal face (26) with a circumferential orientation relative to the axis ( X).
Description
DOMAINE DE L’INVENTIONFIELD OF THE INVENTION
L’invention concerne le domaine des turbomachines et plus particulièrement le domaine général des éléments d’étanchéité, notamment les joints à labyrinthe, destinés à assurer l'étanchéité entre un rotor et un stator dans une turbomachine.The invention relates to the field of turbomachinery and more particularly the general field of sealing elements, in particular labyrinth seals, intended to seal between a rotor and a stator in a turbomachine.
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUETECHNOLOGICAL BACKGROUND
Une turbomachine à double flux comprend généralement, d’amont en aval dans le sens de l’écoulement des gaz dans la turbomachine, une soufflante, un espace annulaire d’écoulement primaire et un espace annulaire d’écoulement secondaire. La masse d’air aspirée par la soufflante est donc divisée en un flux primaire et en un flux secondaire qui est concentrique avec le flux primaire.A double-flow turbomachine generally comprises, from upstream to downstream in the direction of gas flow in the turbomachine, a fan, an annular space for primary flow and an annular space for secondary flow. The mass of air sucked in by the fan is therefore divided into a primary flow and a secondary flow which is concentric with the primary flow.
Le flux primaire traverse un corps primaire comprenant un ou plusieurs étages de compresseurs, par exemple un compresseur basse pression et un compresseur haute pression, une chambre de combustion, un ou plusieurs étages de turbines, par exemple une turbine haute pression et une turbine basse pression, et une tuyère d’échappement des gaz.The primary flow passes through a primary body comprising one or more stages of compressors, for example a low pressure compressor and a high pressure compressor, a combustion chamber, one or more stages of turbines, for example a high pressure turbine and a low pressure turbine , and a gas exhaust nozzle.
Une turbine haute pression ou basse pression comporte classiquement un ou plusieurs étages, chacun étant constitué d’une rangée d’aubes fixes, aussi appelée distributeur, suivie d’une rangée d’aubes mobiles espacées circonférentiellement tout autour du disque de la turbine. Le distributeur dévie et accélère le flux de gaz issu de la chambre de combustion vers les aubes mobiles de la turbine.A high pressure or low pressure turbine conventionally comprises one or more stages, each consisting of a row of fixed vanes, also called a distributor, followed by a row of movable vanes spaced circumferentially around the disc of the turbine. The distributor deflects and accelerates the flow of gas from the combustion chamber to the moving blades of the turbine.
Il en est de même pour le compresseur, basse pression ou haute pression, qui comporte un ou plusieurs étages comprenant chacun une rangée d’aubes fixes, ou redresseur, et une rangée d’aubes mobiles.It is the same for the compressor, low pressure or high pressure, which comprises one or more stages each comprising a row of stationary blades, or rectifier, and a row of movable blades.
Les étages mobiles d’une même partie tournante (qu’il s’agisse d’une turbine haute pression ou basse pression ou encore d’un compresseur haute pression ou basse pression) sont reliées entre elles par un arbre de rotor commun.The movable stages of the same rotating part (whether a high pressure or low pressure turbine or a high pressure or low pressure compressor) are connected to each other by a common rotor shaft.
L'étanchéité doit être assurée entre chaque étage mobile et les parties fixes en regard afin de limiter au maximum les fuites d'air au niveau du flux primaire s'écoulant dans la partie tournante et améliorer ainsi le rendement de la turbomachine. Comme cela est observable dans le document FR 2 926 612, cette étanchéité est assurée, pour chaque partie tournante, par un joint d’étanchéité tel qu'un joint labyrinthe ou un joint à revêtement abradable. Un tel joint d’étanchéité comprend une première partie tournante et une deuxième partie fixe qui délimitent ensemble une ou plusieurs cavités annulaires.Sealing must be ensured between each movable stage and the fixed opposite parts in order to limit air leaks as much as possible at the level of the primary flow flowing in the rotating part and thus improve the efficiency of the turbomachine. As can be observed in document FR 2 926 612, this seal is ensured, for each rotating part, by a seal such as a labyrinth seal or a seal with an abradable coating. Such a seal comprises a first rotating part and a second fixed part which together define one or more annular cavities.
La performance d’une partie tournante d’une turbomachine, qu’il s’agisse d’une turbine ou d’un compresseur, est reliée au débit d’air de contournement (ou de « bypass », en anglais) passant dans les cavités annulaires du joint d’étanchéité. Plus les pertes de charge au niveau du joint d’étanchéité sont importantes, plus le joint d’étanchéité est efficace et plus le rendement de la partie tournante est important.The performance of a rotating part of a turbomachine, whether it is a turbine or a compressor, is related to the flow of bypass air (or "bypass", passing in the seal ring annular cavities. The greater the pressure losses at the seal, the more effective the seal and the higher the efficiency of the rotating part.
Afin d’améliorer les performances de la turbomachine il été proposé d’apporter des gaz au niveau des léchettes pour améliorer l’étanchéité. Toutefois, ces conceptions nécessitent d’être améliorées pour augmenter les pertes de charges au niveau des léchettes et ainsi améliorer l’étanchéité du joint à labyrinthe.In order to improve the performance of the turbomachine, it has been proposed to provide gases at the wipers to improve the seal. However, these designs need to be improved to increase the pressure drops at the wipers and thus improve the sealing of the labyrinth seal.
Il a également été proposé d’utiliser un joint d’étanchéité comprenant un anneau en matériau abradable, fixe, et des léchettes, mobiles, de diviser l’anneau en deux portions et d’y former une gorge dans laquelle est placée l’extrémité libre de l’une des léchettes. Cette solution permet d’augmenter les pertes de charge au niveau du joint d’étanchéité, même en cas de jeu au niveau du joint. Toutefois, il ne permet pas de limiter l’élévation de température au niveau du joint d’étanchéité.It has also been proposed to use a seal comprising a ring of abradable, fixed material and movable wipers, to divide the ring into two portions and to form a groove in which the end is placed free from one of the wipers. This solution makes it possible to increase the pressure losses at the level of the seal, even in the event of play at the level of the seal. However, it does not limit the rise in temperature at the seal.
RESUME DE L’INVENTIONSUMMARY OF THE INVENTION
Un objectif de l’invention est donc de proposer une solution permettant à la fois d’augmenter les pertes de charge au sein d’un joint d’étanchéité pour une partie tournante, notamment d’un joint du type à labyrinthe.An objective of the invention is therefore to propose a solution which makes it possible both to increase the pressure drops within a seal for a rotating part, in particular of a seal of the labyrinth type.
Pour cela, l’invention propose une structure d’étanchéité d’un joint d’étanchéité d’une turbomachine, la structure d’étanchéité s’étendant circonférentiellement autour d’un axe et étant configurée pour coopérer à frottement avec au moins une léchette portée par un rotor de la turbomachine, la structure d’étanchéité comprenant un élément abradable et présentant une face amont destinée à être disposée en regard d’un flux traversant de l’amont vers l’aval la turbomachine et une face radialement interne configurée pour s’étendre en regard de l’au moins une léchette. La structure d’étanchéité comprend en outre au moins une canalisation, formée dans l’élément abradable, ladite au moins une canalisation débouchant d’une part dans la face amont et d’autre part dans la face radialement interne avec une orientation circonférentielle par rapport à l’axe.For this, the invention provides a sealing structure for a gasket of a turbomachine, the sealing structure extending circumferentially around an axis and being configured to cooperate in friction with at least one wiper. carried by a rotor of the turbomachine, the sealing structure comprising an abradable element and having an upstream face intended to be disposed opposite a flow passing from upstream to downstream of the turbomachine and a radially internal face configured for lie next to the at least one wiper. The sealing structure further comprises at least one pipe, formed in the abradable element, said at least one pipe opening on the one hand into the upstream face and on the other hand into the radially internal face with a circumferential orientation relative to to the axis.
Certaines caractéristiques préférées mais non limitatives de la structure d’étanchéité décrite ci-dessus sont les suivantes, prises individuellement ou en combinaison :Some preferred but non-limiting characteristics of the sealing structure described above are the following, taken individually or in combination:
- l’élément abradable est annulaire de préférence en un matériau présentant une structure en nid d’abeilles.- The abradable element is preferably annular in a material having a honeycomb structure.
- l’au moins une canalisation comprend une première portion et une deuxième portion, la première portion débouchant dans la face amont tandis que la deuxième portion débouche dans la face radiale interne, la deuxième portion étant cylindrique et présentant une orientation circonférentielle par rapport à l’axe.- The at least one pipe comprises a first portion and a second portion, the first portion opening into the upstream face while the second portion opens into the internal radial face, the second portion being cylindrical and having a circumferential orientation relative to the 'axis.
- la deuxième portion d’au moins une canalisation est en outre inclinée vers l’amont de sorte qu’un flux d’air passant dans la canalisation est injecté par sa sortie avec une orientation axiale.- The second portion of at least one pipe is also inclined upstream so that a flow of air passing through the pipe is injected through its outlet with an axial orientation.
- la structure d’étanchéité comprend une série de canalisations formées dans l’élément abradable et débouchant chacune d’une part dans la face amont et d’autre part dans la face radiale interne.- The sealing structure comprises a series of pipes formed in the abradable element and each opening on the one hand in the upstream face and on the other hand in the internal radial face.
- l’au moins une canalisation comprend une première portion s’étendant depuis la face amont de la partie fixe et une deuxième portion débouchant dans sa face radiale interne, la deuxième portion se divisant de sorte à former au moins deux canaux ayant une orientation circonférentielle opposée et débouchant chacun dans la face radiale interne.- The at least one pipe comprises a first portion extending from the upstream face of the fixed part and a second portion opening into its internal radial face, the second portion dividing so as to form at least two channels having a circumferential orientation opposite and each opening into the internal radial face.
- la deuxième portion se divise de sorte à former trois canaux d’injection.- the second portion is divided so as to form three injection channels.
- chaque canalisation comprenant une première portion s’étendant depuis la face amont et une deuxième portion débouchant dans la face radiale interne, la deuxième portion de chaque canalisation se divisant de sorte à former au moins deux canaux d’injection débouchant chacun dans la face radiale interne et étant configurée de sorte qu’un flux qui est injecté par les canaux d’injection d’une canalisation donnée croise un flux qui est injecté par les canaux d’injection d’une canalisation adjacente avant que lesdits flux n’atteignent l’au moins une léchette.each pipe comprising a first portion extending from the upstream face and a second portion opening into the internal radial face, the second portion of each pipe dividing so as to form at least two injection channels each opening into the radial face internal and being configured so that a flow which is injected through the injection channels of a given pipeline crosses a flow which is injected through the injection channels of an adjacent pipeline before said flows reach the at least one léchette.
Selon un deuxième aspect, l’invention propose également un joint d’étanchéité comprenant une structure d’étanchéité comme décrite cidessus.According to a second aspect, the invention also proposes a seal comprising a sealing structure as described above.
Dans une forme de réalisation, le joint d’étanchéité comprend au moins deux léchettes portées par le rotor de la turbomachine, lesdites au moins deux léchettes délimitant avec l’élément abradable au moins une cavité, la canalisation débouchant dans ladite cavité.In one embodiment, the seal comprises at least two wipers carried by the rotor of the turbomachine, said at least two wipers delimiting with the abradable element at least one cavity, the pipe opening into said cavity.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
D’autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et au regard des dessins annexés donnés à titre d’exemples non limitatifs et sur lesquels :Other characteristics, objects and advantages of the present invention will appear better on reading the detailed description which follows, and with regard to the appended drawings given by way of nonlimiting examples and in which:
La figure 1 est une vue schématique d’un premier exemple de joint d’étanchéité conforme à l’invention.Figure 1 is a schematic view of a first example of a seal according to the invention.
La figure 2 est une vue schématique d’un deuxième exemple de joint d’étanchéité conforme à l’invention, sur laquelle le sens de rotation de la partie tournante a été représenté.Figure 2 is a schematic view of a second example of a seal according to the invention, in which the direction of rotation of the rotating part has been shown.
La figure 3 est une vue en perspective du premier exemple de joint d’étanchéité illustré en figure 2 fixé sur un distributeur et une bride amont d’une partie tournante.Figure 3 is a perspective view of the first example of a seal illustrated in Figure 2 attached to a distributor and an upstream flange of a rotating part.
La figure 4 est une vue schématique d’un troisième exemple de joint d’étanchéité conforme à l’invention.Figure 4 is a schematic view of a third example of a seal according to the invention.
La figure 5 est une vue en perspective d’un quatrième exemple de joint d’étanchéité conforme à l’invention fixé sur un distributeur et une bride amont d’une partie tournante.Figure 5 is a perspective view of a fourth example of a seal according to the invention attached to a distributor and an upstream flange of a rotating part.
DESCRIPTION DETAILLEE D’UN MODE DE REALISATIONDETAILED DESCRIPTION OF AN EMBODIMENT
Dans la présente demande, l'amont et l'aval sont définis par rapport au sens d'écoulement du gaz dans la turbomachine, et donc dans la partie tournante 1. Par ailleurs, on appelle axe de révolution X de la partie tournante 1, l'axe X de révolution du joint d’étanchéité. Cet axe de révolution X est confondu avec l’axe de rotation de la partie tournante 1 de la turbomachine. La direction axiale correspond à la direction de l'axe X du joint d’étanchéité, et une direction radiale est une direction perpendiculaire à cet axe et passant par lui. La direction tangentielle est une direction perpendiculaire à l'axe X et ne passant pas par lui. Une direction circonférentielle est une direction qui s’étend autour de l’axe X. Sauf précision contraire, interne (ou intérieur) et externe (ou extérieur), respectivement, sont utilisés en référence à une direction radiale de sorte que la partie ou la face interne (i.e. radialement interne) d'un élément est plus proche de l'axe X que la partie ou la face externe (i.e. radialement externe) du même élément.In the present application, the upstream and downstream are defined with respect to the direction of flow of the gas in the turbomachine, and therefore in the rotating part 1. Furthermore, the axis of revolution X of the rotating part 1 is called, the axis X of revolution of the seal. This axis of revolution X coincides with the axis of rotation of the rotating part 1 of the turbomachine. The axial direction corresponds to the direction of the axis X of the seal, and a radial direction is a direction perpendicular to this axis and passing through it. The tangential direction is a direction perpendicular to the X axis and not passing through it. A circumferential direction is a direction that extends around the X axis. Unless otherwise specified, internal (or interior) and external (or exterior), respectively, are used with reference to a radial direction so that the part or the internal face (ie radially internal) of an element is closer to the X axis than the part or the external face (ie radially external) of the same element.
L’invention peut trouver application dans toute partie tournante 1 d’une turbomachine comprenant un rotor 2 et une partie fixe, par exemple dans une section de compresseur ou une section de turbine 1. Dans ce qui suit, par commodité, l’invention sera plus particulièrement décrite dans le cas où la partie tournante 1 est une turbine 1.The invention can find application in any rotating part 1 of a turbomachine comprising a rotor 2 and a fixed part, for example in a compressor section or a turbine section 1. In the following, for convenience, the invention will be more particularly described in the case where the rotating part 1 is a turbine 1.
La turbine 1 comprend un ou plusieurs étages logés dans un carter de turbine 2. Chaque étage de turbine 1 comprend un rotor 3 et un stator 5.The turbine 1 comprises one or more stages housed in a turbine casing 2. Each turbine stage 1 comprises a rotor 3 and a stator 5.
Le rotor 3, ou roue mobile, comporte un disque annulaire comprenant une plateforme radialement externe sur laquelle sont fixées une pluralité d’aubes 4. Les aubes 4 peuvent par exemple être rapportées et fixées dans des empreintes formées dans la plateforme ou formées intégralement et en une seule pièce avec la plateforme et le disque (disque aubagé monobloc). Le rotor 3 est mobile en rotation autour de l’axe de rotation de la turbomachine.The rotor 3, or moving wheel, comprises an annular disc comprising a radially external platform on which are fixed a plurality of blades 4. The blades 4 can for example be attached and fixed in impressions formed in the platform or formed integrally and in one piece with the platform and the disc (one-piece bladed disc). The rotor 3 is movable in rotation around the axis of rotation of the turbomachine.
Le stator 5, ou distributeur, comprend une pluralité d'aubes 6 disposées radialement par rapport à l’axe de rotation de la turbine reliant un élément annulaire radialement externe (ou couronne externe) et un élément annulaire radialement interne 7 (ou couronne interne 7) qui reconstituent la veine d’air et sont fixés sur le carter de la turbine 2.The stator 5, or distributor, comprises a plurality of vanes 6 arranged radially with respect to the axis of rotation of the turbine connecting a radially external annular element (or external crown) and a radially internal annular element 7 (or internal crown 7 ) which reconstitute the air stream and are fixed on the turbine casing 2.
Les disques des rotors 2 de la turbine 1 sont raccordés axialement en cascade les uns aux autres. Pour cela, à l’exception des disques d’extrémité qui ne comprennent qu’une seule bride, chaque disque comprend une bride amont 8 et une bride aval s’étendant axialement depuis le disque, la bride aval d’un disque donné étant configurée pour être raccordée à la bride amont 8 du disque adjacent situé immédiatement en aval.The discs of the rotors 2 of the turbine 1 are connected axially in cascade to one another. For this, with the exception of the end discs which comprise only a single flange, each disc comprises an upstream flange 8 and a downstream flange extending axially from the disc, the downstream flange of a given disc being configured to be connected to the upstream flange 8 of the adjacent disc located immediately downstream.
En fonctionnement, le flux gazeux entre dans le corps primaire par la soufflante. Une partie de ce flux gazeux, communément appelé flux de bypass F1, contourne le rotor 3 (entre la tête des aubes 4 du rotor 3 et le carter de turbine 2) et le distributeur 5 (entre la couronne interne 7 et la bride amont 8).In operation, the gas flow enters the primary body through the blower. Part of this gas flow, commonly called bypass flow F1, bypasses the rotor 3 (between the head of the blades 4 of the rotor 3 and the turbine casing 2) and the distributor 5 (between the inner ring 7 and the upstream flange 8 ).
Afin de limiter le débit de ce flux de bypass F1, la turbine 1 comprend en outre un joint d’étanchéité 9 comprenant une partie mobile 10 configurée pour être portée par le rotor 3 de la turbine 1 de sorte à être solidaire en mouvement dudit rotor 3 et une partie fixe 20 configurée pour être portée par un élément fixe de la turbine 1, qui peut être le distributeur 5 ou le carter de turbine 2. Le joint d’étanchéité 9 présente une géométrie de révolution autour de son axe de révolution X, qui est confondu avec l’axe de rotation de la turbine.In order to limit the flow rate of this bypass flow F1, the turbine 1 further comprises a seal 9 comprising a movable part 10 configured to be carried by the rotor 3 of the turbine 1 so as to be integral in movement with said rotor 3 and a fixed part 20 configured to be carried by a fixed element of the turbine 1, which can be the distributor 5 or the turbine casing 2. The seal 9 has a geometry of revolution around its axis of revolution X , which coincides with the axis of rotation of the turbine.
Par exemple, dans le cas d’un joint d’étanchéité 9 du type à labyrinthe, la partie mobile 10 comprend au moins deux léchettes 12 (ou nervures d’étanchéité), par exemple entre deux et trois léchettes 12, qui s’étendent radialement en saillie depuis le rotor 3 en direction de la partie fixe 20. La partie fixe 20 quant à elle peut comprendre un support annulaire 22 ou « porte-abradable 22 » sur lequel est fixée un élément annulaire en matériau abradable appelé ci-après « élément abradable 24 ». Le cas échéant, l’élément abradable 24 et le porte-abradable 22 peuvent chacun être formés d'une rangée annulaire de secteurs montés bout-à-bout circonférentiellement. L'élément abradable 24 peut par exemple comprendre un matériau présentant une structure en nid d’abeilles.For example, in the case of a seal 9 of the labyrinth type, the movable part 10 comprises at least two wipers 12 (or sealing ribs), for example between two and three wipers 12, which extend Radially projecting from the rotor 3 in the direction of the fixed part 20. The fixed part 20 can comprise an annular support 22 or "abradable carrier 22" on which is fixed an annular element of abradable material called hereinafter " abradable element 24 ". Where appropriate, the abradable element 24 and the abradable carrier 22 may each be formed of an annular row of sectors mounted circumferentially end-to-end. The abradable element 24 may for example comprise a material having a honeycomb structure.
Les léchettes 12 délimitent deux à deux avec l’élément abradable 24 une ou plusieurs cavités 14. Une cavité 14 donnée s’étend donc entre deux léchettes 12 adjacentes.The wipers 12 delimit two or two with the abradable element 24 one or more cavities 14. A given cavity 14 therefore extends between two adjacent wipers 12.
Dans une première forme de réalisation illustrée sur la figure 4, pour chaque étage de la turbine 1, la partie mobile 10 (notamment les léchettesIn a first embodiment illustrated in FIG. 4, for each stage of the turbine 1, the mobile part 10 (in particular the wipers
12) du joint d’étanchéité 9 est fixée sur la tête 4a des aubes 4 du rotor 3, c’est-à-dire sur la face radialement externe des aubes 4.12) of the seal 9 is fixed on the head 4a of the blades 4 of the rotor 3, that is to say on the radially outer face of the blades 4.
La partie fixe 20 (notamment le porte-abradable 22 et l’élément abradable 24) est alors fixée sur le carter de turbine 2, en regard de la tête 4a des aubes 4 et plus particulièrement de la partie mobile 10 du joint d’étanchéité 9 portée par la tête 4a des aubes 4.The fixed part 20 (in particular the abradable carrier 22 and the abradable element 24) is then fixed on the turbine casing 2, facing the head 4a of the blades 4 and more particularly of the movable part 10 of the seal. 9 carried by the head 4a of the blades 4.
Dans une deuxième forme de réalisation illustrée sur les figures 1, 2 et 5, pour chaque étage de la turbine 1, la partie mobile 10 (notamment les léchettes 12) du joint d’étanchéité 9 est fixée sur la bride amont 8 du disque du rotor 3.In a second embodiment illustrated in FIGS. 1, 2 and 5, for each stage of the turbine 1, the movable part 10 (in particular the wipers 12) of the seal 9 is fixed to the upstream flange 8 of the disc of the rotor 3.
La partie fixe 20 (notamment le porte-abradable 22 et l’élément abradable 24) est alors fixée sur la couronne interne 7 au niveau du pied du distributeur 5, la couronne interne 7 étant disposée en regard de la partie mobile 10 du joint d’étanchéité 9.The fixed part 20 (in particular the abradable carrier 22 and the abradable element 24) is then fixed on the internal crown 7 at the foot of the dispenser 5, the internal crown 7 being disposed opposite the movable part 10 of the seal d sealing 9.
La partie fixe 20 présente une face amont 25 et une face radiale interne 26 s’étendant en regard de la partie mobile 10.The fixed part 20 has an upstream face 25 and an internal radial face 26 extending opposite the movable part 10.
La face amont 25 correspond à la face du joint d’étanchéité 9 qui s’étend le plus en amont par rapport au sens d’écoulement des gaz dans la turbomachine, mais également par rapport au sens d’écoulement du flux de bypass F1 dans la turbine 1. La face amont 25 correspond donc à la face qui est configurée pour s’étendre en regard du flux de bypass F1 lorsqu’il pénètre dans le joint d’étanchéité 9.The upstream face 25 corresponds to the face of the seal 9 which extends most upstream relative to the direction of flow of the gases in the turbomachine, but also relative to the direction of flow of the bypass flow F1 in the turbine 1. The upstream face 25 therefore corresponds to the face which is configured to extend opposite the bypass flow F1 when it enters the seal 9.
Dans la première forme de réalisation, la face amont 25 se trouve en face de la couronne externe de l’étage de turbine 1 s’étendant immédiatement en amont.In the first embodiment, the upstream face 25 is located opposite the outer ring of the turbine stage 1 extending immediately upstream.
Dans la deuxième forme de réalisation, la face amont 25 se trouve en face de la couronne interne 7 de l’étage de turbine 1 s’étendant immédiatement en amont.In the second embodiment, the upstream face 25 is located opposite the inner ring 7 of the turbine stage 1 extending immediately upstream.
Afin d’augmenter les pertes de charge au sein du joint d’étanchéité 9, le joint d’étanchéité 9 comprend en outre au moins une canalisation 30 formée dans la partie fixe 20. La canalisation 30 débouche d’une part dans la face amont 25 et d’autre part dans la face radiale interne 26. Cette canalisation 30 permet ainsi de dériver une partie F2 du flux de bypass F1, qui contourne le rotor 3 et l’une des couronnes du distributeur 5 pour passer entre la partie mobile 10 et la partie fixe 20 du joint d’étanchéité 9, afin de l’injecter sur la partie mobile 10. Ce flux dérivé F2, qui est injecté via la canalisation 30, s’oppose donc au flux de bypass F1 qui passe à travers le joint d’étanchéité 9, augmentant ainsi les pertes de charge, ce qui améliore l’étanchéité du labyrinthe et contribue à la performance de la turbine 1.In order to increase the pressure losses within the seal 9, the seal 9 also comprises at least one pipe 30 formed in the fixed part 20. The pipe 30 opens firstly into the upstream face 25 and on the other hand in the internal radial face 26. This pipe 30 thus makes it possible to derive a part F2 of the bypass flow F1, which bypasses the rotor 3 and one of the rings of the distributor 5 to pass between the mobile part 10 and the fixed part 20 of the seal 9, in order to inject it on the movable part 10. This derived flow F2, which is injected via the pipe 30, therefore opposes the bypass flow F1 which passes through the seal 9, thus increasing the pressure losses, which improves the sealing of the labyrinth and contributes to the performance of the turbine 1.
De préférence, le joint d’étanchéité 9 comprend plusieurs canalisations 30, réparties radialement autour de l’axe de révolution X, afin de réduire les pertes de charge au sein du joint d’étanchéité 9 sur toute sa circonférence.Preferably, the seal 9 comprises several pipes 30, distributed radially around the axis of revolution X, in order to reduce the pressure losses within the seal 9 over its entire circumference.
Dans le cas où le joint d’étanchéité 9 comprend des léchettes 12 et un abradable 22, 24, la ou chaque canalisation 30 est formée dans l’élément abradable 24 et débouche dans l’une des cavités 14 du joint d’étanchéité 9. Le flux dérivé F2 est donc injecté dans la cavité 14 et baigne les flancs des léchettes 12 qui la délimitent.In the case where the seal 9 comprises wipers 12 and an abradable 22, 24, the or each pipe 30 is formed in the abradable element 24 and opens into one of the cavities 14 of the seal 9. The derived flow F2 is therefore injected into the cavity 14 and bathes the sides of the wipers 12 which delimit it.
Chaque canalisation 30 comprend une première portion 32 et une deuxième portion 34, la première portion 32 débouchant dans la face amont 25 de la partie fixe 20 tandis que la deuxième portion 34 débouche dans sa face radiale interne 26.Each pipe 30 comprises a first portion 32 and a second portion 34, the first portion 32 opening into the upstream face 25 of the fixed part 20 while the second portion 34 opens into its internal radial face 26.
La première portion 32 et la deuxième portion 34 de la canalisation 30 sont de préférence de forme cylindrique afin de maximiser les pertes de charge.The first portion 32 and the second portion 34 of the pipe 30 are preferably of cylindrical shape in order to maximize the pressure drops.
Dans un premier mode de réalisation illustré sur la figure 1, la deuxième portion 34 de chaque canalisation 30 est inclinée par rapport à un plan P1 qui est normal à l’axe de révolution X du joint d’étanchéité 9. Un angle a formé entre la deuxième portion 34 et le plan P1 est non nul et inférieur à 75°. Il ressort en effet qu’au-delà de 75°, l’inclinaison est susceptible de poser des difficultés au niveau de l’intégration. La deuxième portion 34 a donc une orientation axiale par rapport à l’axe de révolution X. Une vitesse du flux dérivé F2 qui est injecté sur la partie mobile 10 présente donc une composante axiale non nulle au niveau de la sortie 35 de la canalisation 30 (c’est-à-dire dans une zone adjacente à la face radiale interne 26 de la partie fixe 20). Ainsi, la deuxième portion 34 de chaque canalisation 30 est coudée vers l’amont (c’est-à-dire que la projection de la sortie 35 de la canalisation 30 sur l’axe de révolution X se trouve plus en amont que la projection de la jonction entre la première portion 32 et la deuxième portion 34 de la canalisation 30) de sorte que le flux est injecté dans la direction opposée à celle du flux de bypass F1 traversant le joint d’étanchéité 9. Le flux injecté forme un rideau d’air. Cette configuration permet ainsi d’augmenter les pertes de charge dans le joint d’étanchéité 9.In a first embodiment illustrated in FIG. 1, the second portion 34 of each pipe 30 is inclined relative to a plane P1 which is normal to the axis of revolution X of the seal 9. An angle a has formed between the second portion 34 and the plane P1 is not zero and less than 75 °. It turns out that beyond 75 °, the inclination is likely to pose difficulties in terms of integration. The second portion 34 therefore has an axial orientation relative to the axis of revolution X. A speed of the derivative flow F2 which is injected on the mobile part 10 therefore has a non-zero axial component at the outlet 35 of the pipe 30 (that is to say in an area adjacent to the internal radial face 26 of the fixed part 20). Thus, the second portion 34 of each pipe 30 is bent upstream (that is to say that the projection of the outlet 35 of the pipe 30 on the axis of revolution X is more upstream than the projection of the junction between the first portion 32 and the second portion 34 of the pipe 30) so that the flow is injected in the opposite direction to that of the bypass flow F1 passing through the seal 9. The injected flow forms a curtain of air. This configuration thus makes it possible to increase the pressure losses in the seal 9.
Dans un deuxième mode de réalisation illustré sur la figure 2, qui peut être cumulé avec le premier mode de réalisation, la deuxième portion 34 de chaque canalisation 30 est inclinée par rapport à un plan P2 qui s’étend radialement et comprend l’axe de révolution X du joint d’étanchéité 9. Un angle β formé entre la deuxième portion 34 et le plan P2 est non nul et inférieur à 75°. Ici encore, la deuxième portion 24 a donc une orientation circonférentielle par rapport à l’axe de révolution X. La vitesse du flux dérivé F2 qui est injecté présente alors une composante tangentielle non nulle au niveau de la sortie 35 de sorte à tourner dans un sens opposé par rapport au flux de bypass F1 qui contourne la partie fixe 20. En effet, lorsque le flux de bypass F1 passe entre la partie fixe 20 et la partie mobile 10 du joint d’étanchéité 9, il est entraîné par le rotor 3 de sorte que sa vitesse présente une composante tangentielle non nulle. L’inclinaison de la deuxième portion 34 des canalisations 30 permet ainsi d’injecter le flux dérivé F2 dans le sens opposé au sens de rotation du rotor 3 (et donc du flux de bypass F1 ), ce qui augmente significativement les pertes de charge dans le joint d’étanchéité 9.In a second embodiment illustrated in FIG. 2, which can be combined with the first embodiment, the second portion 34 of each pipe 30 is inclined relative to a plane P2 which extends radially and includes the axis of revolution X of the seal 9. An angle β formed between the second portion 34 and the plane P2 is not zero and less than 75 °. Here again, the second portion 24 therefore has a circumferential orientation relative to the axis of revolution X. The speed of the derived flow F2 which is injected then has a non-zero tangential component at the outlet 35 so as to rotate in a opposite direction with respect to the bypass flow F1 which bypasses the fixed part 20. In fact, when the bypass flow F1 passes between the fixed part 20 and the movable part 10 of the seal 9, it is driven by the rotor 3 so that its speed has a non-zero tangential component. The inclination of the second portion 34 of the pipes 30 thus makes it possible to inject the derivative flow F2 in the direction opposite to the direction of rotation of the rotor 3 (and therefore of the bypass flow F1), which significantly increases the pressure losses in the gasket 9.
Le cas échéant, quel que soit le mode de réalisation, la deuxième portion 34 du joint d’étanchéité 9 peut être divisée en plusieurs canaux d’injection 36 débouchant chacun dans la face radiale interne 26. Le flux dérivé F2 est alors injecté sur la partie mobile 10 suivant plusieurs directions différentes, ce qui permet d’augmenter encore les pertes de charge au sein du joint d’étanchéité 9.Where appropriate, whatever the embodiment, the second portion 34 of the seal 9 can be divided into several injection channels 36 each opening into the internal radial face 26. The derived flow F2 is then injected onto the movable part 10 in several different directions, which further increases the pressure losses within the seal 9.
Par exemple, la deuxième portion 34 du joint d’étanchéité 9 peut être divisée en trois canaux d’injection 36, les trois canaux d’injection 36 pouvant être compris dans un même plan (qui peut être normal à l’axe de révolution X ou incliné par rapport à celui-ci) ou dans des plans différents (par exemple, un canal d’injection 36 s’étendant dans le plan P1 normal à l’axe de révolution X et deux canaux d’injection 36 inclinés par rapport à ce plan, ou inversement). La recirculation formée par les flux dérivés F2 lors de leur injection contre la partie mobile 10 améliore la perturbation de l’écoulement du flux de bypass F1 dans le joint d’étanchéité 9 et augmente son efficacité.For example, the second portion 34 of the seal 9 can be divided into three injection channels 36, the three injection channels 36 can be included in the same plane (which can be normal to the axis of revolution X or inclined with respect thereto) or in different planes (for example, an injection channel 36 extending in the plane P1 normal to the axis of revolution X and two injection channels 36 inclined with respect to this plan, or vice versa). The recirculation formed by the derived flows F2 during their injection against the movable part 10 improves the disturbance of the flow of the bypass flow F1 in the seal 9 and increases its efficiency.
La dimension des canaux d’injection 36 est choisie de sorte que, pour une canalisation 30 donnée, la somme des sections minimales des canaux d’injection 36 est au plus égale à la section minimale de la première portion 32 associée. On notera que, la première portion 32 et les canaux d’injection 36 étant de préférence cylindriques afin de maximiser les pertes de charge, leur section est sensiblement constante.The size of the injection channels 36 is chosen so that, for a given pipe 30, the sum of the minimum sections of the injection channels 36 is at most equal to the minimum section of the first associated portion 32. It will be noted that, the first portion 32 and the injection channels 36 being preferably cylindrical in order to maximize the pressure drops, their section is substantially constant.
Par ailleurs, le nombre maximal de canaux d’injection 36 pouvant être réalisés dans la partie fixe 20 dépend de la forme et de la tenue mécanique de la partie fixe 20 ainsi que de la dimension des canaux d’injection 36.Furthermore, the maximum number of injection channels 36 that can be produced in the fixed part 20 depends on the shape and mechanical strength of the fixed part 20 as well as on the size of the injection channels 36.
Enfin, l’inclinaison des canaux d’injection 34 peut être choisie de sorte que le flux dérivé F2 qui est injecté dans une cavité donnée 14 depuis une canalisation 30 donnée croise le flux dérivé F2 qui est injecté dans cette cavité 14 depuis une canalisation 30 adjacente avant d’atteindre le fond de la cavité 14. Ce croisement des flux dérivés F2 injectés génère ainsi des turbulences dans la cavité, améliorant encore les pertes de charge. Dans le cas où la deuxième portion 34 des canalisations 30 se divise en trois canaux d’injection 36, le flux dérivé F2 sortant des trois canaux d’injection 36 d’une canalisation 30 donnée peut, selon l’inclinaison choisie pour ces canaux d’injection 36, générer des turbulences avec les canalisations 30 adjacentes qui se situent de part et d’autre de leur sortie 35, si elles croisent leurs flux dérivés F2 avant d’atteindre le fond de la cavité 14.Finally, the inclination of the injection channels 34 can be chosen so that the derived flow F2 which is injected into a given cavity 14 from a given line 30 crosses the derived flow F2 which is injected into this cavity 14 from a line 30 adjacent before reaching the bottom of the cavity 14. This crossing of the injected F2 derivative flows thus generates turbulence in the cavity, further improving the pressure drops. In the case where the second portion 34 of the pipes 30 is divided into three injection channels 36, the derived flow F2 leaving the three injection channels 36 of a given pipe 30 can, depending on the inclination chosen for these channels d injection 36, generate turbulence with the adjacent pipes 30 which are situated on either side of their outlet 35, if they cross their flow derived F2 before reaching the bottom of the cavity 14.
La ou les canalisations 30 peuvent être réalisées par perçage de la partie fixe 20. Lorsque la partie fixe 20 comprend un élément abradable 24 en nid d’abeilles, les canalisations 30 peuvent être réalisées par perçage de l’élément abradable 24, puis un tube de forme cylindrique correspondant à la forme du perçage peut être introduit dans le perçage afin de confiner le flux dérivé dans la canalisation 30.The pipe (s) 30 can be made by drilling the fixed part 20. When the fixed part 20 comprises an abradable element 24 in honeycomb, the pipes 30 can be made by drilling the abradable element 24, then a tube of cylindrical shape corresponding to the shape of the bore can be introduced into the bore in order to confine the derived flow in the pipe 30.
En variante, notamment lorsque la partie fixe 20 comprend un élément abradable 24 du type nid d’abeille, la ou les canalisations 30 peuvent être obtenues au moment de la fabrication de l’élément abradable 24 par fabrication par fusion sélective sur un lit de poudre par faisceau de haute énergie, tel qu’un laser.As a variant, in particular when the fixed part 20 comprises an abradable element 24 of the honeycomb type, the pipe or pipes 30 can be obtained at the time of manufacture of the abradable element 24 by manufacture by selective melting on a bed of powder. by high energy beam, such as a laser.
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR1857722A FR3085405B1 (en) | 2018-08-28 | 2018-08-28 | PRESSURIZATION OF THE INTER-LECHETTES CAVITY BY DERIVATION OF THE BYPASS FLOW |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR1857722A FR3085405B1 (en) | 2018-08-28 | 2018-08-28 | PRESSURIZATION OF THE INTER-LECHETTES CAVITY BY DERIVATION OF THE BYPASS FLOW |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FR3085405A1 true FR3085405A1 (en) | 2020-03-06 |
FR3085405B1 FR3085405B1 (en) | 2020-12-04 |
Family
ID=63638113
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FR1857722A Active FR3085405B1 (en) | 2018-08-28 | 2018-08-28 | PRESSURIZATION OF THE INTER-LECHETTES CAVITY BY DERIVATION OF THE BYPASS FLOW |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
FR (1) | FR3085405B1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5281090A (en) * | 1990-04-03 | 1994-01-25 | General Electric Co. | Thermally-tuned rotary labyrinth seal with active seal clearance control |
EP0926315A2 (en) * | 1997-12-24 | 1999-06-30 | General Electric Company | Turbine seal |
FR2999249A1 (en) * | 2012-12-07 | 2014-06-13 | Snecma | High pressure axial compressor for e.g. turbojet for aircraft, has air draining unit for injecting cooling air between rotating element and static element such that cooling air immerses side of annular sealing ribs |
US20150050125A1 (en) * | 2013-08-14 | 2015-02-19 | Alstom Technology Ltd | Fluid seal arrangement and method for constricting a leakage flow through a leakage gap |
-
2018
- 2018-08-28 FR FR1857722A patent/FR3085405B1/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5281090A (en) * | 1990-04-03 | 1994-01-25 | General Electric Co. | Thermally-tuned rotary labyrinth seal with active seal clearance control |
EP0926315A2 (en) * | 1997-12-24 | 1999-06-30 | General Electric Company | Turbine seal |
FR2999249A1 (en) * | 2012-12-07 | 2014-06-13 | Snecma | High pressure axial compressor for e.g. turbojet for aircraft, has air draining unit for injecting cooling air between rotating element and static element such that cooling air immerses side of annular sealing ribs |
US20150050125A1 (en) * | 2013-08-14 | 2015-02-19 | Alstom Technology Ltd | Fluid seal arrangement and method for constricting a leakage flow through a leakage gap |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR3085405B1 (en) | 2020-12-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
FR3001759A1 (en) | ROUGE AUBAGEE OF TURBOMACHINE | |
EP1749977A1 (en) | Jet engine rear bearing lubrication chamber sealing system | |
EP3421730A1 (en) | Turbine for turbine engine with sealing ring comprising two parts | |
FR2972482A1 (en) | Sealing sleeve for rotor of e.g. single-stage high pressure turbine of ducted-fan twin-spool turbojet of aircraft, has main body comprising strip cooperating with groove of pin of downstream flange to axially retain flange towards upstream | |
EP3880939B1 (en) | Sealing between a rotor and a vane of a turbomachine | |
EP3781791B1 (en) | Gas turbine vane having a passive system for reinjecting leakage gas into the gas path | |
FR3066533B1 (en) | SEALING ASSEMBLY FOR A TURBOMACHINE | |
FR3085405A1 (en) | PRESSURIZATION OF THE INTER-LECHETTES CAVITY BY BYPASSING THE BYPASS FLOW | |
FR2999249A1 (en) | High pressure axial compressor for e.g. turbojet for aircraft, has air draining unit for injecting cooling air between rotating element and static element such that cooling air immerses side of annular sealing ribs | |
EP3420198A1 (en) | Rectifier for aircraft turbomachine compressor, comprising air extraction openings having a stretched form in the peripheral direction | |
WO2021148739A1 (en) | Turbomachine stator assembly comprising an inner shroud having upstream and downstream portions assembled by axial translation | |
WO2021023945A1 (en) | Ring for a turbomachine or turboshaft engine turbine | |
EP4041993B1 (en) | Turbine nozzle having blading made of ceramic matrix composite through which a metal ventilation circuit passes | |
FR3069276B1 (en) | SEALING ASSEMBLY FOR TURBOMACHINE | |
FR3061739A1 (en) | ASSEMBLY FOR TURBOMACHINE | |
FR3113419A1 (en) | DISTRIBUTOR OF A TURBOMACHINE TURBINE | |
FR3049000A1 (en) | TURBINE DISPENSER COMPRISING A MONOBLOC INTERNAL CROWN | |
WO2023047033A1 (en) | High-pressure gas turbine for turbomachine and turbomachine | |
FR3136504A1 (en) | Abradable element for a turbomachine turbine, comprising cells having different inclinations | |
WO2023047034A1 (en) | High-pressure gas turbine for a turbine engine and turbine engine | |
FR2967718A1 (en) | SEALING ASSEMBLY FOR TURBOMACHINE | |
WO2014132001A1 (en) | Reduction of convective exchanges between the air and the rotor in a turbine | |
WO2022123157A1 (en) | Turbine stator assembly with a radial degree of freedom between a guide vane assembly and a sealing ring | |
WO2023062327A1 (en) | Turbine nozzle guide vane comprising an annular sealing element | |
EP4305280A1 (en) | Turbine stator assembly |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20200306 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 4 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 5 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 6 |