FR3127524A1 - Partie statorique de turbomachine à anneau de maintien retenu tangentiellement - Google Patents
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Abstract
Partie statorique de turbomachine comprenant un carter (22), au moins un aubage fixe statorique (24) et un anneau (26) de maintien dudit aubage (24) monté dans une gorge annulaire (22a) du carter (22), ledit anneau (26) de maintien présentant une forme annulaire comprenant deux extrémités libres (26a, 26b) espacées circonférentiellement l’une de l’autre. Le carter (22) comprend, sur sa surface intérieure une encoche (23) pratiquée localement dans le fond de la gorge annulaire (22a), et l’anneau (26) de maintien comprend un tenon (28a, 28b) de retenue circonférentielle s’étendant respectivement depuis chacune des extrémités libres (26a, 26b) dudit anneau (26) dans l’encoche (23) du carter (22). Figure pour l’abrégé : Fig 3
Description
Domaine technique de l’invention
La présente invention concerne le domaine des turbomachines, telles qu’un turboréacteur ou un turbopropulseur d’avion.
Plus particulièrement, la présente invention concerne les systèmes d’arrêt axial des distributeurs basse pression d’une turbine basse pression.
Etat de la technique antérieure
La issue du document FR 3 061 741 représente une vue en coupe axiale d’un exemple d’une partie d’une turbine 1 basse pression de turbomachine 2. La turbine 1 comprend un carter fixe 3, un arbre de turbine 4 sur lequel sont montés plusieurs étages 5 successifs comportant chacun une roue à aubes 6 et un distributeur 7. Le distributeur comprend une plate-forme interne 7a et une plate-forme externe 7b entre lesquelles s’étendent des pâles 7c. La turbine comprend pour chaque étage de turbine, un anneau 8 monté fixement dans le carter 3 et formé de plusieurs secteurs angulaires adjacents, identiques et répartis sur toute la circonférence. La plate-forme externe 7b du distributeur 7 est ainsi intercalée axialement entre un anneau 8 situé en amont du distributeur 7 et un anneau 8 situé en aval du distributeur.
Classiquement, afin de réaliser l’arrêt axial des distributeurs basse pression d’une turbine basse pression, un anneau de maintien axial est monté dans une gorge circonférentielle pratiquée sur le carter de la turbine basse pression. Un tel anneau comprend généralement une coupure circonférentielle afin de pouvoir se déformer lors du montage dans le carter.
Le rôle de l’anneau de maintien est de garantir l’arrêt axial en fonctionnement de la couronne de distributeurs basse pression par un contact axial sur l’ensemble de chaque distributeur.
On retrouve généralement un tel anneau de maintien sur l’ensemble des étages de la turbine basse pression.
Les figures 2A et 2B illustrent très schématiquement un étage 10 d’une turbine basse pression d’une turbomachine comprenant un carter 12 de turbine, un distributeur basse pression 14 et un anneau 16 de maintien axial monté dans une gorge prévue sur le carter. L’anneau 16 de maintien présente une forme annulaire comprenant deux extrémités libres 16a, 16b séparées circonférentiellement par une distance D1. L’anneau 16 de maintien comprend une portion principale 17a montée dans une gorge 12a annulaire prévue sur la surface intérieure du carter 12 et une portion 17b de maintien s’étendant radialement vers l’intérieur au-delà de la gorge 12a du carter 12. La portion 17b de maintien forme une portion d’appui axial pour le distributeur 14 basse pression.
Lors du fonctionnement de la turbomachine, les températures élevées sur les étages en amont de la turbine basse pression génèrent la déformation, et notamment le fluage des éléments de la turbine. Le carter de la turbine basse pression, ainsi que les anneaux de maintien vont ainsi se dilater.
Les anneaux de maintien se déforment tangentiellement, ce qui génère l’agrandissement de la coupure circonférentielle entre les extrémités libres de chacun des anneaux. Au fur et à mesure des cycles de fonctionnement, les anneaux de maintien vont se déformer de manière irréversible.
Toutefois, lorsque la distance circonférentielle D2 entre les extrémités libres 16a, 16b de chacun des anneaux 16 devient supérieure à la dimension circonférentielle des secteurs des distributeurs 14 basse pression, les distributeurs ne sont plus maintenus axialement par l’anneau de maintien correspondant, comme on peut le voir sur la .
Le défaut de retenue axial d’un distributeur implique le recul axial du distributeur dans la veine jusqu’à ce qu’il vienne en contact axial avec la couronne d’aubes mobiles, notamment au niveau du pied d’aube. Un tel contact génère la dégradation du distributeur et de la couronne d’aubes par frottement, voire la destruction de la couronne d’aubes qui aura pour effet de détruire les étages aval de la turbine.
Une telle dégradation de la couronne d’aubes se produit également lorsqu’un distributeur basse pression est partiellement recouvert par l’anneau de maintien, c’est-à-dire qu’une seule de ses extrémités est recouverte par l’anneau de maintien. En effet, dans ce cas, le distributeur recule axialement uniquement au niveau de son extrémité non recouverte par l’anneau de maintien. Ainsi, le distributeur pivote.
La déformation des anneaux de maintien n’est pas visible par endoscopie. Il est nécessaire de procéder à la dépose de la turbine afin de constater une telle déformation.
La présente invention a donc pour but de palier les inconvénients des systèmes précités et d’améliorer la retenue axiale des distributeurs basse pression d’une turbine basse pression d’une turbomachine.
L’invention a donc pour objet une partie statorique de turbomachine comprenant un carter, au moins un aubage fixe statorique ou distributeur et un anneau de maintien dudit aubage monté dans une gorge annulaire du carter. Ledit anneau de maintien présente une forme annulaire comprenant deux extrémités libres espacées circonférentiellement l’une de l’autre.
Le carter comprend, sur sa surface intérieure une encoche pratiquée localement dans le fond de la gorge annulaire, et l’anneau de maintien comprend un tenon de retenue circonférentielle s’étendant respectivement depuis chacune des extrémités libres dudit anneau dans l’encoche du carter.
Ainsi, l’aubage fixe est retenu axialement par l’anneau de maintien qui est en butée tangentielle via ses tenons dans l’encoche du carter.
Avantageusement, l’encoche est délimitée circonférentiellement par deux parois radiales destinées chacune à former une butée tangentielle pour un tenon correspondant de l’anneau de maintien.
Par exemple, l’anneau de maintien comprend une portion principale montée dans la gorge annulaire prévue sur la surface intérieure du carter et une portion de maintien s’étendant radialement vers l’intérieur au-delà de la gorge du carter, du côté opposé au tenons, ladite portion de maintien formant une portion d’appui axial pour l’aubage fixe statorique.
Selon un second aspect, l’invention concerne une turbine basse pression de turbomachine comprenant une partie statorique telle que définie précédemment et dans laquelle l’aubage fixe statorique est un distributeur basse pression.
Selon un autre aspect, l’invention concerne une turbomachine comprenant une turbine passe pression telle que définie précédemment.
D'autres buts, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins indexés sur lesquels :
Dans la suite de la description, les termes « amont » et « aval » sont définis par rapport au sens de circulation de l’air dans la turbomachine. Les termes « intérieur » et « extérieur » sont définis par rapport à une direction radiale à l’axe principal longitudinal X-X de la turbomachine, l’intérieur étant plus proche de l’axe principal que l’extérieur.
Exposé détaillé d’au moins un mode de réalisation
Sur la est représentée très schématiquement une coupe partielle longitudinale d’un étage d’une turbine 20 basse pression d’une turbomachine 20, d’axe général longitudinal X-X. La présente invention peut également s’appliquer à une turbine haute pression ou à tous les moteurs nécessitant une butée axiale d’un élément statorique.
L’étage 20 de turbine basse pression comprenant un carter 22 de turbine, un distributeur 24 basse pression ou un aubage fixe et un anneau 26 de maintien axial du distributeur 24 basse pression.
Le carter 22 comprend, sur sa surface intérieure, une gorge 22a annulaire et une encoche 23 pratiquée localement dans le fond de la gorge 22a. L’encoche 23 est délimitée circonférentiellement par deux parois 23a, 23b radiales.
L’anneau 26 de maintien comprend une portion principale 27a montée dans la gorge 22a annulaire prévue sur la surface intérieure du carter 22 et une portion 27b de maintien s’étendant radialement vers l’intérieur au-delà de la gorge 22a du carter 22. La portion 27b de maintien forme une portion d’appui axial pour le distributeur 24 basse pression.
L’anneau 26 de maintien présente une forme annulaire comprenant deux extrémités libres 26a, 26b séparées circonférentiellement par une distance D3 en position nominale de la turbomachine, visible sur la .
L’anneau 26 de maintien comprend en outre un tenon 28a, 28b de retenue circonférentielle s’étendant respectivement depuis une extrémité libre 26a, 26b de l’anneau dans l’encoche 23 du carter 22.
Lors du fonctionnement de la turbomachine, visible sur la , les températures élevées sur les étages en amont de la turbine basse pression génèrent la déformation, et notamment le fluage de l’anneau 26 de maintien.
L’anneau 26 de maintien se déforme tangentiellement, ce qui génère l’agrandissement de la distance entre les extrémités libres 26a, 26b dudit anneau jusqu’à une distance D4 visible sur la .
Chaque tenon 28a, 28b de retenue circonférentielle de l’anneau 26 de maintien vient en appui tangentiel contre une paroi radiale 23a, 23b de l’encoche 23 du carter 22, de sorte que la distance D4 entre les extrémités libres 26a, 26b de l’anneau 26 de maintien ne peut pas être supérieure à la dimension circonférentielle des secteurs des distributeurs 24 basse pression.
Ainsi, le distributeur est retenu axialement par l’anneau 26 de maintien qui est en butée tangentielle via ses tenons 28a, 28b dans l’encoche 23 du carter 22.
Grâce à l’invention, le fluage de l’anneau de maintien est limité, et le distributeur basse pression est toujours retenu axialement côté intrados et extrados par ledit anneau de maintien.
Ainsi, les contacts axiaux entre les pièces du rotor et du stator sont évités, réduisant ainsi la dégradation des pièces de la turbomachine, et par conséquence les risques sécuritaires.
Claims (5)
- Partie statorique de turbomachine comprenant un carter (22), au moins un aubage fixe statorique (24) et un anneau (26) de maintien dudit aubage (24) monté dans une gorge annulaire (22a) du carter (22), ledit anneau (26) de maintien présentant une forme annulaire comprenant deux extrémités libres (26a, 26b) espacées circonférentiellement l’une de l’autre, caractérisé en ce que :
- le carter (22) comprend, sur sa surface intérieure une encoche (23) pratiquée localement dans le fond de la gorge annulaire (22a), et
- l’anneau (26) de maintien comprend un tenon (28a, 28b) de retenue circonférentielle s’étendant respectivement depuis chacune des extrémités libres (26a, 26b) dudit anneau (26) dans l’encoche (23) du carter (22). - Partie statorique selon la revendication 1, dans laquelle l’encoche (23) est délimitée circonférentiellement par deux parois (23a, 23b) radiales destinées chacune à former une butée tangentielle pour un tenon (28a, 28b) correspondant de l’anneau de maintien.
- Partie statorique selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle l’anneau (26) de maintien comprend une portion principale (27a) montée dans la gorge (22a) annulaire prévue sur la surface intérieure du carter (22) et une portion (27b) de maintien s’étendant radialement vers l’intérieur au-delà de la gorge (22a) du carter (22), du côté opposé au tenons (28a, 28b), ladite la portion (27b) de maintien formant une portion d’appui axial pour l’aubage fixe statorique (24).
- Turbine basse (20) pression de turbomachine comprenant une partie statorique selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l’aubage fixe statorique est un distributeur basse pression.
- Turbomachine comprenant une turbine passe pression (20) selon la revendication 4.
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Citations (5)
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2021
- 2021-09-30 FR FR2110356A patent/FR3127524B1/fr active Active
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