Montage de secteurs de distributeur dans un compresseur axial

Abstract

 La présente invention porte sur un compresseur axial de moteur à turbine à gaz comprenant un carter et une roue de distributeur constituée d'une pluralité de secteurs (15) en arcs d'anneau avec des aubes de stator (151) radiales solidaires d'une plateforme extérieure (152), caractérisé par le fait que ladite plateforme (152) est retenue dans le carter par deux liaisons du type à languette et rainure, l'une en amont et l'autre en aval des aubes de stator, ladite liaison aval étant formée entre une bride (154) transversale ménagée sur la plateforme extérieure et une bride (133) ménagée sur le carter (13), un moyen de fixation (20) assurant un serrage entre les deux brides (133 et 154). De préférence le moyen de fixation est un boulon.
L'invention permet d'assurer un maintien efficace du secteur de manière à éviter l'usure des surfaces en contact. La solution est simple à réaliser.

Description

[0001] La présente invention concerne le domaine des moteurs à turbine à gaz, notamment des turbomachines aéronautiques. Elle vise le montage de secteurs de distributeurs de compresseur à l'intérieur du carter de ce dernier.

[0002] Un tel moteur comprend un compresseur alimentant en air une chambre de combustion. Les gaz de combustion, qui en sont issus, passent ensuite dans une succession d'étages de turbines. Les rotors de turbine entraînent entre autres organes les rotors du compresseur.

[0003] Dans une turbomachine axiale, telle qu'un compresseur, les étages mobiles, constitués d'aubes rotoriques disposées radialement dans des plans transversaux successifs, alternent avec des distributeurs fixes. Un distributeur est constitué d'aubes de stator disposées radialement entre deux plateformes concentriques, délimitant la veine annulaire de gaz, et qui redressent axialement le flux entre deux étages.

[0004] Dans un moteur à turbosoufflante, le CFM56 par exemple, actuellement exploité, les redresseurs annulaires du compresseur sont subdivisés en secteurs s'étendant chacun sur une portion de l'anneau. Pour fixer les idées, un distributeur de compresseur du moteur est par exemple constitué de 10 secteurs de 9 aubes chacun. Les secteurs sont maintenus à l'intérieur du carter par les plateformes extérieures avec un système de type languette et rainure, à la fois sur le bord amont et sur le bord aval des plateformes. L'amont et l'aval sont définis par rapport au sens de l'écoulement gazeux. Le carter enveloppant le compresseur est de forme générale tronconique en deux demi parties ou coquilles qui sont boulonnées entre elles le long de brides longitudinales disposées dans un plan passant par l'axe de rotation du compresseur. Dans une liaison de type languette et rainure, une rainure annulaire avec ouverture orientée axialement est usinée dans une bride solidaire de la paroi interne du carter ou bien dans une pièce fixe par rapport au carter, et loge une languette en arc d'anneau, solidaire de la plateforme extérieure du secteur. La rainure et la languette peuvent être inversées.

[0005] Une liaison de ce type présente l'inconvénient de faire subir une usure importante aux pièces qui sont en contact les unes avec les autres, en raison de leurs déplacements relatifs dus aux variations thermiques pendant les différentes phases de fonctionnement du moteur.

[0006] Une solution à ce problème est d'immobiliser les secteurs d'un redresseur par rapport au carter, indépendamment les uns des autres en ménageant un point de fixation sur chacun des secteurs.

[0007] On a représenté sur la figure 1 une réalisation selon l'art antérieur. Le compresseur 1 comprend plusieurs étages mobiles 2 alternant avec des redresseurs 4, 4', à l'intérieur d'un carter 3. Le carter 3 par exemple est constitué de deux demi carters maintenus par des brides longitudinales. Ici, chaque secteur de redresseur comprend une pluralité d'aubes fixes 43, 43', suspendues à une plateforme extérieure 45, 45'. Cette plateforme 45, 45' est maintenue en amont par une première liaison 46, 46', à rainure et languette et, en aval, par une seconde liaison à rainure et languette 48, 48'. On note que l'étage 4' comprend en aval une prise d'air. Cet air de service est canalisé à partir de l'ouverture vers d'autres organes dont les autres parties du moteur nécessitant une alimentation en air, pour par exemple refroidir le rotor ou les aubes de l'étage de turbine haute pression. Le blocage des secteurs est obtenu par des verrous au droit des demi carters. Par suite des phénomènes de dilation, on constate une usure des rainures.

[0008] Un moyen déjà utilisé par ailleurs consiste à rendre la plateforme solidaire de l'enveloppe extérieure au moyen d'un boulon de liaison. Ce moyen permet de maintenir efficacement chaque secteur et réduit les déplacements relatifs entre les pièces. Cependant, cet agencement serait de géométrie assez complexe et la fabrication des pièces rendue onéreuse.

[0009] Le problème se pose de manière aigüe pour l'étage du compresseur 4' qui comprend une ouverture pour la prise d'air de service. La géométrie de la plate forme extérieure au niveau de l'attache sur le carter serait dans ce cas particulièrement complexe et difficile à réaliser industriellement.

[0010] L'invention a pour objet un moyen assurant à la fois l'étanchéité de la plateforme extérieure et le maintien individuel de chaque secteur de distributeur tout en étant simple à réaliser et robuste. L'invention doit s'appliquer en particulier à l'étage du compresseur dans lequel est ménagée une ouverture de prise d'air.

[0011] On parvient à réaliser cet objectif avec un compresseur axial de moteur à turbine à gaz comprenant un carter et au moins une roue de distributeur constituée d'une pluralité de secteurs en arcs d'anneau avec des aubes de stator radiales, solidaires d'une plate forme extérieure, caractérisé par le fait que ladite plateforme est retenue dans le carter par deux liaisons du type à languette et rainure, l'une en amont et l'autre en aval des aubes de stator, ladite liaison aval étant formée entre une bride transversale ménagée sur la plateforme extérieure, et une bride ménagée sur le carter, un moyen de fixation assurant un serrage entre les deux brides. En particulier, ladite liaison est formée par une rainure à ouverture axiale ménagée dans la bride du carter et la languette est ménagée sur la bride de la plateforme extérieure. De préférence, le moyen de fixation comprend un boulon traversant les deux brides.

[0012] En regroupant la liaison à rainure et languette avec le point de fixation du secteur, la solution de l'invention présente l'avantage d'assurer une immobilisation particulièrement efficace de chacun des secteurs, avec son guidage le long des rainures pendant les phases de dilatation, sans introduire de complexité dans la pièce. On peut notamment rendre la languette plus épaisse de façon à permettre le perçage d'un orifice. Cette épaisseur renforce encore la tenue du secteur.

[0013] Avantageusement, le boulon est disposé axialement, et plus précisément il traverse la languette et le fond de la rainure. La languette est ainsi bridée en appui dans le fond de la rainure. Elle est avantageusement ajustée glissant sur son diamètre extérieur avec un léger jeu sur son diamètre intérieur. Ce montage permet de maintenir les secteurs en place et d'assurer le positionnement de veine aérodynamique, sans introduire de contraintes mécaniques particulières en fonctionnement.

[0014] Conformément à un mode de réalisation particulier améliorant la sécurité du montage, le moyen de fixation comprend deux boulons.

[0015] Conformément à une autre caractéristique, le moyen de fixation est ménagé dans la partie médiane du secteur, le secteur pouvant se dilater librement de part et d'autre du moyen de fixation.

[0016] Le montage s'applique de préférence aux secteurs du distributeur ménageant une prise d'air.

[0017] On décrit ci-après l'invention plus en détail en référence aux dessins sur lesquels

La figure 1 montre en coupe axiale une partie du compresseur d'un moteur connu à turbine à gaz,

La figure 2 représente en coupe axiale une portion de compresseur avec un montage de secteur de redresseur selon l'invention,

La figure 3 montre en perspective un secteur de distributeur seul, selon l'invention.

[0018] On voit sur la figure 2 la partie d'un compresseur incluant le montage de l'invention. Ce compresseur est intégré dans un moteur à turbine à gaz qui n'est pas représenté. L'air venant des étages inférieurs est comprimé puis dirigé vers les étages supérieurs du compresseur alimentant la chambre de combustion du moteur comme cela est connu.

[0019] Le carter 13 est ici du type à deux demi carters boulonnés le long de brides longitudinales 131. Cet élément de carter est boulonné sur un carter aval 14 par des brides transversales 132 et 142 respectivement.

[0020] Le carter enveloppe le rotor 12 sur lequel on voit deux étages mobiles 121 et 122 dont les aubes balayent le volume délimité par les plaquettes annulaires 121' et 122' d'étanchéité. Entre les deux étages mobiles, un redresseur fixe assure le guidage de l'air et son redressement axial, de l'étage 121 vers l'étage suivant 122. Le redresseur est constitué d'une pluralité de secteurs annulaires 15, vus en perspective dans la figure 3. Chaque secteur 15 comprend des aubes de stator 151 s'étendant entre deux plateformes : une plateforme inférieure 150 du côté de l'axe du moteur et une plateforme extérieure 152 du côté du carter. Le secteur est maintenu dans le carter par une liaison à languette et rainure amont 153. Cette liaison comprend une rainure 153' ménagée le long du bord amont de la plateforme 152, et une languette sur le bord aval de la plaquette 121' entourant l'étage mobile 121.

[0021] En aval, la plateforme 151 a une forme évasée et ménage une ouverture de prise d'air avec la plaquette 122' annulaire de l'étage mobile aval 122. La plateforme comprend sur sa face extérieure une bride transversale 154 comme on le voit sur la figure 3. Cette bride est prolongée vers l'amont par une languette 155 axiale sur toute la plateforme. Cette languette est percée de deux trous 154' et 154" axiaux dans la zone médiane du secteur.

[0022] La languette 155 coopère avec une rainure 135 ménagée dans une bride 133 transversale du carter 13. On voit sur la figure 2, la languette logée dans la rainure 135. La largeur de la rainure annulaire 135 permet un ajustement précis de la languette. De préférence, comme cela l'a déjà été mentionné plus haut, la languette est ajustée glissant dans la rainure sur son diamètre extérieur, avec un léger jeu sur son diamètre intérieur. Dans cet exemple deux boulons 20 ont été introduits dans les perçages 154' et 154". On en voit un seul sur la figure 2. Les boulons sont serrés de manière à brider tout mouvement du secteur par rapport au carter. Le secteur peut néanmoins se dilater en fonction des conditions de température auxquelles il est soumis. Cette disposition permet une dilatation tangentielle du secteur qui est guidée par la liaison rainure languette. Sa fixation centrale autorise ainsi une dilatation tangentielle sans qu'il se crée des contraintes mécaniques. Un jeu doit être prévu à froid entre deux secteurs adjacents afin qu'il ne se crée pas d'interférence entre eux en fonctionnement.

[0023] Des variantes de réalisation sont possibles sans sortir du cadre de l'invention.
Un seul boulon peut être utilisé.
On peut employer un autre moyen de fixation que les boulons, par exemple une pince ou autre moyen équivalent.
La liaison languette et rainure peut être inversée.

Revendications

1. Compresseur axial de moteur à turbine à gaz comprenant un carter et une roue de distributeur constituée d'une pluralité de secteurs (15) en arcs d'anneau avec des aubes de stator (151) radiales solidaires d'une plateforme extérieure (152), caractérisé par le fait que ladite plateforme (152) est retenue dans le carter par deux liaisons du type à languette et rainure, l'une en amont et l'autre en aval des aubes de stator, ladite liaison aval étant formée entre une bride (154) transversale ménagée sur la plateforme extérieure et une bride (133) ménagée sur le carter (13), un moyen de fixation (20) assurant un serrage entre les deux brides (133 et 154).

2. Compresseur selon la revendication précédente dont ladite liaison est formée par une rainure (135) à ouverture axiale ménagée dans la bride (133) du carter, la languette (155) étant ménagée sur la bride (154) de la plateforme extérieure (152).

3. Compresseur selon la revendication 1 ou 2, dont le moyen de fixation comprend un boulon (20) traversant les deux brides (133 et 154).

4. Compresseur selon la revendication 3 dont le boulon (20) est disposé axialement.

5. Compresseur selon la revendication 2 et 3 ou 4 dont le boulon (20) traverse la languette (155) et le fond de la rainure (135).

6. Compresseur selon l'une des revendications 3 et suivantes dont le moyen de fixation comprend deux boulons.

7. Compresseur selon l'une des revendications 1 et suivantes dont le moyen de fixation est ménagé dans la partie médiane du secteur (15) , le secteur pouvant se dilater librement de part et d'autre du moyen de fixation.

8. Compresseur selon l'une des revendications 1 et suivantes dont les secteurs du distributeur ménagent une prise d'air.

Dessins