Agencement de raccordement de deux secteurs angulaires de turbomachine et joint conçu pour servir dans cet agencement

Abstract

 Agencement de raccordement de plates-formes (1 et 2) d'une turbomachine qui soutiennent des aubes (9).
Leur jeu (4) mitoyen est occupé par un joint (10) composé d'une âme (11) placée dans des tranchées (13 et 14) sous la surface des plates-formes et de lamelles (12) obstruant le jeu et encastrées dans une couche (15, 16) de matière à érosion facile dite abradable. Non seulement l'âme (11) et surtout les lamelles (12) obstruent les jeux, mais le joint (10) peut être construit avec une raideur suffisante pour s'opposer au débattement excessif des plates-formes (1 et 2). Les lamelles (12) peuvent aussi être employées seules.

Description

[0001] L'invention a trait à un agencement de raccordement de deux plates-formes accolées de turbomachine, ainsi qu'à un joint conçu pour servir dans cet agencement.

[0002] On rencontre souvent des constructions de turbomachines où certains éléments tels que les distributeurs du stator sont composés d'un assemblage de pièces elles-mêmes composées d'une plate-forme en secteur de cylindre ou de cône garnie d'aubes. Les plates-formes sont accolées entre elles pour former une surface aussi continue que possible, et elles sont parfois pourvues à leur surface opposée à celle d'où s'élèvent les aubes d'une couche de matière d'érosion facile, souvent appelée "abradable" dans cette technique et dont le rôle est d'assurer l'étanchéité sous les plates-formes en s'usant localement contre des pièces rigides en regard appelées léchettes et qui appartiennent au rotor. L'usure de la couche lui fait épouser la forme de ces pièces en ne tolérant qu'un tout petit jeu qui ne laisse passer presque aucune fuite.

[0003] Comme il est impossible de joindre parfaitement les plates-formes, on laisse subsister entre leurs faces de chant en regard des petits jeux qui autorisent des fuites des gaz à travers ces jeux. On a déjà eu l'idée de combattre ces fuites en creusant des rainures dans les faces en regard des plates-formes pour y loger un joint en languette qui s'étend le long du jeu et barre donc les trajets de fuite en direction radiale vers le rotor. Mais on a constaté que les fuites en direction axiale de la machine, le long du jeu, n'étaient pas non plus à négliger, d'autant moins que la couche abradable est elle aussi divisée en secteurs fixés aux plates-formes respectives et qui ne sont pas non plus jointifs, avec la conséquence que la section du jeu en direction axiale est fortement accrue.

[0004] L'agencement de l'invention pour raccorder deux plates-formes adjacentes et recouvertes d'une couche de matière d'érosion facile sur des faces orientées radialement est caractérisé par des cavités s'étendant radialement sur les plates-formes et à travers la couche, et s'ouvrant sur le jeu, et par des lamelles occupant les cavités et obstruant le jeu. Les lamelles servent donc à assurer l'étanchéité voulue en direction axiale. Les cavités prennent avantageusement l'aspect de rainures qui retiennent convenablement les lamelles.

[0005] Selon une forme de réalisation importante, les cavités forment sur les plates-formes des tranchées ouvertes sur le jeu et sur la couche et ayant des faces d'arrêt avant des bords des plates-formes coïncidant avec des extrémités du jeu, et on ajoute un joint pourvu d'une âme occupant les tranchées, les lamelles étant jointes à l'âme. On dispose alors d'un joint unique grâce auquel le montage est facile.

[0006] De plus, on peut facilement façonner le joint pour qu'il s'oppose au débattement des plates-formes grâce à sa rigidité. Un cas où cette propriété est vérifiée est celui d'une âme ayant une section en U adossée dans les tranchées et recouvrant le jeu et des bouts recourbés parallèlement aux lamelles et adossés aux faces d'arrêt des tranchées.

[0007] Un autre objet de l'invention est le joint défini précédemment et conçu avant tout pour cette application.

[0008] L'invention va maintenant être décrite plus en détail grâce à une réalisation particulière en liaison avec les dessins annexés, parmi lesquels :

• la figure 1 est une vue d'ensemble de l'agencement,
• les figures 2 et 3 sont deux coupes perpendiculaires de cette réalisation,
• et la figure 4 illustre un autre mode de réalisation.

[0009] On a représenté deux plates-formes 1 et 2 en secteur de cylindre ou de cône qui sont aboutées de façon à présenter un jeu 3 mitoyen, d'orientation axiale dans la machine. Ce jeu peut être recouvert par une languette 4 dont les faces principales sont orientées radialement et dont les bords latéraux sont enfoncés dans des rainures 5 et 6 en vis-à-vis sur les faces de chant en regard des plates-formes 1 et 2, et qui ici affleurent presque aux surfaces 7 et 8 des plates-formes qui portent les aubes 9. Il s'agit d'une construction déjà connue, dont le but est d'empêcher les fuites de gaz en direction radiale ; l'élément essentiel de l'invention est toutefois un joint 10 composé d'une âme 11 à section en forme de U et de lamelles 12 d'une pièce avec l'âme 11 et dont les faces ont une orientation axiale.

[0010] L'âme 11 est engagée dans des tranchées 13 et 14 axiales établies sur chacune des plates-formes 1 et 2, et qui s'ouvrent l'une vers l'autre et vers les surfaces des plates-formes 1 et 2 qui sont opposées aux surfaces 7 et 8 et que recouvre une partie de couche de matériau d'abrasion facile, respectivement 15 ou 16 et qui peut consister en une couche de nid d'abeilles. Chacune des parties de couche 15 et 16 s'étend au-dessus de la tranchée 13 ou 14 respective de façon à la recouvrir et à ne laisser subsister entre elles que le jeu 3. Cette circonstance fait que les lamelles 12, qui divisent déjà le volume des tranchées 13 et 14 en sections, doivent être plus étendues et intimement mêlées aux parties de couche 15 et 16 pour obstruer aussi cette partie du jeu 3. Un encastrement peut être réalisé en pratique en creusant des entailles dans les parties de couche 15 et 16 à l'endroit des lamelles 12 et en logeant les lamelles 12 dans ces entailles quand les parties de couche sont posées et fixées aux les plates-formes 1 et 2 proprement dites.

[0011] On voit que les lamelles 12 bouchent à peu près complètement le jeu 3 et les tranchées 13 et 14 et réduisent beaucoup les fuites de gaz en direction axiale. L'âme 11 est avantageusement adossée aux surfaces des tranchées 13 et 14 avec peu ou pas de jeu. Elle peut être terminée par des bords recourbés 17 et 18 à l'avant et à l'arrière, sensiblement parallèlement aux lamelles 12 et qui s'adossent sans jeu ou presque à des faces d'arrêt 19 et 20 des tranchées 13 et 14 en direction axiale, qui sont proches des bords des plates-formes 1 et 2. Si les plates-formes 1 et 2 se déplacent mutuellement en direction axiale, elles cisaillent l'âme 11 qui a cependant la faculté de résister et de contrarier ces mouvements indésirés qui disjoindraient les plates-formes 1 et 2. Les bords recourbés de l'âme 11, aussi bien aux extrémités que sur les côtés, ont aussi pour but de la soutenir sur la plaque 25 de support des parties 15 et 16 de la couche d'érosion facile et de l'empêcher de descendre dans les tranchées 13 et 14.

[0012] On remarque qu'il est convenable que les lamelles 12 s'étendent devant des sillons 21 séparant des crêtes ou léchettes 22 du rotor frottant sur les parties de couche 15 et 16 et qui les façonnent pour compléter l'étanchéité entre un disque 23 de rotor porteur de ces léchettes 22 et les plates-formes 1 et 2.

[0013] On pourrait envisager de supprimer la languette 4, si par exemple l'âme 11 était parfaitement adossée au fond des tranchées 13 et 14 ou contre leur paroi latérale. On pourrait aussi remplacer la languette 4 par un autre joint. Le joint 10 de l'invention est donc d'un emploi parfaitement autonome.

[0014] Une autre réalisation est décrite avec la figure 4. Le joint 10 est omis et le dispositif d'étanchéité ne comprend que les lamelles, ici désignées par la référence 28 et qui occupent des rainures 29 creusées dans les plates-formes 1 et 2. Ces rainures 29 s'ouvrent sur la face de chant vers l'autre plate-forme, et s'étendent en direction globalement radiale à travers l'épaisseur des plates-formes et des parties de la couche abradable 15 et 16, et jusqu'à la face de cette couche opposée aux plates-formes 1 et 2 d'une part, jusqu'à la rainure 5 axiale de la languette 4 d'autre part. Les lamelles 28 pourraient donc glisser des rainures 29, et choir sur le disque 23, si celles-ci n'étaient pas à courbure variable, et ici plus précisément munies d'une ondulation 30 ou d'une partie oblique, séparant deux portions droites 31 et 32. Les lamelles 28 sont galbées à la même forme et retenues ainsi à leur place.

[0015] Une seule des plates-formes (ici 1) est représentée à la figure 4, mais il est assuré que l'autre est construite à l'identique et en particulier que les lamelles 28 s'étendent aussi dans des rainures semblables de l'autre plate-forme, de façon à obstruer totalement le jeu 3. Les tranchées 13 et 14 sont avantageusement omises ici, et les plates-formes 1 et 2 munies de nervures 33 de fondement aux rainures 29, qui s'étendent jusqu'à la couche abradable.

[0016] Dans cette réalisation comme la précédente, les plates-formes 1 et 2 sont tenues par les aubes 9, elles-mêmes liées par leur extrémité opposée (invisible sur les figures) à des plates-formes externes fixées à une virole de stator et qui peuvent aussi être formées de secteurs juxtaposés. Des dispositifs d'étanchéité analogues à languettes et lamelles peuvent être utilisés pour obstruer les jeux entre ces autres secteurs.

Revendications

1. Agencement de raccordement de deux plates-formes (1, 2) accolées avec un jeu linéaire mitoyen (3) et recouvertes d'une couche (15, 16) de matière d'érosion facile sur des faces orientées radialement, caractérisé par des cavités s'étendant radialement sur les plates-formes et à travers la couche, et s'ouvrant sur le jeu, et par des lamelles (12, 28) occupant les cavités (13, 14, 29) et obstruant le jeu, les cavités formant des rainures s'allongeant avec des variations de courbure (30 à 32) et débouchant sur une face de la couche opposée aux plates-formes.

2. Agencement selon la revendication 1, caractérisé en ce que les cavités (29) débouchent, à l'opposé de la couche, sur une rainure de la plate-forme s'ouvrant sur le jeu et s'étendant parallèlement à la couche.

3. Agencement selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les cavités forment sur les plates-formes (1, 2) des tranchées (13, 14) ouvertes sur le jeu (3) et sur la couche (15, 16) et ayant des faces d'arrêt (19, 20) avant des bords des plates-formes coïncidant avec des extrémités du jeu, et en ce qu'il comprend en outre un joint (10) pourvu d'une âme (11) occupant les tranchées, les lamelles (12) étant jointes à l'âme.

4. Agencement selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'âme (11) a une section en U adossée dans les tranchées (13, 14) et recouvrant le jeu, et des bouts (17, 18) recourbés parallèlement aux lamelles et adossés aux faces d'arrêt (19, 20) des tranchées.

5. Agencement selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que l'âme comprend des parties (17, 18) appuyées sur des portions de la couche qui recouvrent les tranchées (13, 14).

6. Joint susceptible de servir dans un agencement de raccordement de deux plates-formes accolées de turbomachine, caractérisé en ce qu'il est conforme à l'une quelconque des revendications 3 à 5.

Dessins