FR3103209A1 - Joint d’étanchéité à labyrinthe comportant un élément abradable glissant - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un joint d’étanchéité (10) à labyrinthe pour une turbomachine, en particulier d’aéronef, ledit joint d’étanchéité (10) s’étendant autour d’un axe (X) définissant une direction axiale et comportant un support (3) sur lequel est monté un élément abradable (1) configuré pour coopérer avec une léchette (9) d’un élément de rotor (5) situé en regard, le joint d’étanchéité (10) comprenant des moyens de coulissement configurés pour permettre une translation selon la direction axiale de l’élément abradable (1) par rapport au support (3). Figure pour l’abrégé : Fig. 1
Description
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne un joint d’étanchéité à labyrinthe pour une turbomachine, en particulier d’aéronef.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Il est connu d’équiper une turbomachine de joints d’étanchéité à labyrinthe qui sont des joints d’étanchéité dynamique dont l’étanchéité est assurée par une ou plusieurs léchettes tournantes. Les léchettes sont portées par un élément de rotor de la turbomachine, qui tourne autour d’une direction axiale à l’intérieur d’un élément de stator et sont entourées par des éléments abradables tels que des blocs ou un revêtement de matière abradable portés par cet élément de stator.
La léchette et l’élément abradable placés en regard l’un de l’autre sont des pièces annulaires ou s’étendant circonférentiellement autour d’un axe selon un secteur d’anneau. La léchette s’étend radialement en regard de l’élément abradable. En fonctionnement, l’extrémité radiale de la léchette qui fait face à l’élément abradable a pour fonction de perturber le flux de gaz qui tente de s’écouler de l’amont vers l’aval entre la léchette et l’élément abradable. Cela crée des turbulences dans le flux de gaz qui génèrent des pertes de charge et produisent ainsi l’étanchéité du joint. D’une manière générale, dans ce document, les termes amont et aval sont définis par rapport à la direction générale des gaz qui s’écoule dans la turbomachine en fonctionnement le long de la direction axiale autour de laquelle s’étend la turbomachine.
En fonctionnement, les léchettes peuvent rentrer en contact avec l’élément abradable ce qui peut entraîner le blocage des léchettes dans l'élément abradable. Cette situation de blocage du rotor est communément appelée « rotor lock » en anglais.
Il existe un besoin pour un joint d’étanchéité à labyrinthe qui permette de limiter les fuites entre la léchette et l’élément abradable et qui permette de limiter l’usure de l’abradable par les léchettes.
Un but de l’invention est ainsi de proposer un joint d’étanchéité à labyrinthe qui permet de limiter les fuites entre la léchette et l’élément abradable et l’usure de l’abradable par les léchettes.
Il est à cet effet proposé, selon un premier aspect de l’invention un joint d’étanchéité à labyrinthe pour une turbomachine, en particulier d’aéronef, ledit joint d’étanchéité s’étendant autour d’un axe définissant une direction axiale et comportant un support sur lequel est monté un élément abradable configuré pour coopérer avec une léchette d’un élément de rotor situé en regard,
le joint d’étanchéité comprenant des moyens de coulissement configurés pour permettre une translation selon la direction axiale de l’élément abradable par rapport au support.
le joint d’étanchéité comprenant des moyens de coulissement configurés pour permettre une translation selon la direction axiale de l’élément abradable par rapport au support.
Avantageusement, mais facultativement, le joint d’étanchéité à labyrinthe peut présenter une des caractéristiques suivantes ou une des combinaisons possibles de ces caractéristiques:
un élément de rotor comportant la léchette, l’élément de rotor étant monté rotatif autour de l’axe, la léchette de l’élément de rotor comportant une extrémité radialement extérieure faisant face à l’élément abradable;
l’élément abradable comporte une gorge qui débouche sur une face radiale interne de l’élément abradable, la léchette étant insérée dans la gorge;
un élément anti-rotation configuré pour bloquer une rotation de l’élément abradable par rapport au support autour de l’axe;
l’élément anti-rotation comprend un élément mâle et un élément femelle qui coopèrent par emboîtement, l’un parmi l’élément mâle et l’élément femelle étant fixé au support, l’autre étant fixé à l’élément abradable;
les moyens de coulissement comprennent au moins un rail, le support comprenant le rail;
le rail comprend une branche en U orientée axialement configurée pour recevoir à coulissement une première extrémité axiale de l’élément abradable et l’élément abradable comprend un évidement orienté axialement configuré pour recevoir le rail et permettre le coulissement d’une deuxième extrémité axiale de l’élément abradable opposée à la première extrémité axiale de l’élément abradable;
la branche en U et l’évidement sont décalés radialement vis-à-vis de l’axe;
Il est également proposé, selon un autre aspect de l’invention un ensemble de turbomachine, notamment une turbine basse pression, comprenant un joint d’étanchéité à labyrinthe tel que présenté plus haut, et un ensemble de turbomachine comprenant un carter, un joint d’étanchéité tel que présenté plus haut et un distributeur montés sur le carter, le distributeur formant une couronne pourvue d’une pluralité d’aubes s’étendant entre une plateforme radialement externe et une plateforme radialement interne, le rail s’étendant radialement au-delà de la plateforme radialement externe de sorte à limiter un passage de fluide entre la plateforme radialement externe et le joint d’étanchéité.
L’invention porte de plus sur une turbomachine comprenant un ensemble de turbomachine notamment une turbine basse pression, tel que décrit précédemment.
Il est également proposé, selon un autre aspect de l’invention un procédé de montage d’un ensemble de turbomachine notamment une turbine basse pression, tel que décrit précédemment dans lequel le rotor comprend une pluralité d’aubes s’étendant radialement depuis un disque d’aube, le procédé de fabrication comprenant les étapes suivantes:
Mise en place d’un élément abradable sur un support,
Montage sur le disque de trois aubes réparties de manière régulière autour du disque, chaque aube portant une léchette du joint d’étanchéité, chaque léchette étant insérée dans une gorge de l’élément abradable au cours du montage;
Montage des autres aubes de la pluralité d’aubes sur le disque, chaque aube portant une léchette du joint d’étanchéité qui est insérée dans une gorge de l’élément abradable au cours du montage, le disque étant déplacé radialement pour permettre l’insertion de la léchette de chaque aube dans une gorge de l’élément abradable.
Mise en place d’un élément abradable sur un support,
Montage sur le disque de trois aubes réparties de manière régulière autour du disque, chaque aube portant une léchette du joint d’étanchéité, chaque léchette étant insérée dans une gorge de l’élément abradable au cours du montage;
Montage des autres aubes de la pluralité d’aubes sur le disque, chaque aube portant une léchette du joint d’étanchéité qui est insérée dans une gorge de l’élément abradable au cours du montage, le disque étant déplacé radialement pour permettre l’insertion de la léchette de chaque aube dans une gorge de l’élément abradable.
DESCRIPTION DES FIGURES
D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :
Sur l’ensemble des figures, les éléments similaires portent des références identiques.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
Les figures 1 et 2 représentent un joint d’étanchéité à labyrinthe 10 pour une turbomachine, en particulier d’aéronef, comportant un support 3 fixé à un carter 4 de la turbomachine. Le support 3 et le carter 4 sont des pièces de révolution autour de l’axe X de la turbomachine représenté en figure 1. Le carter 4 se situe radialement plus à l’extérieur de l’axe X que le support 3. La direction de l’axe X de la turbomachine est appelée direction axiale.
Le carter 4 peut porter également un élément distributeur 7 ou distributeur 7, tel qu’un distributeur basse pression.
Un tel distributeur peut s’étendre entre une plateforme radialement externe 8 et une plateforme radialement interne (non représentée sur les figures) et comporter une pluralité d’aubes fixes qui sont disposées autour de l’axe X en formant une couronne. L’élément distributeur 7 est situé en amont du support 3 par rapport à l’écoulement du fluide qui s’écoule dans la turbomachine en fonctionnement.
Le carter 4, l’élément distributeur 7 et le support 3 sont des pièces fixes et font partie du stator.
Le support 3 porte dans sa partie radialement intérieure un élément abradable 1 qui fait partie du stator.
A cette fin, il est possible de réaliser une ou plusieurs liaisons entre l’élément abradable 1 et le support 3.
En particulier, il est proposé d’utiliser des moyens de coulissement configurés pour permettre une translation axiale selon la direction axiale de l’élément abradable 1 par rapport au support 3.
Un tel moyen de coulissement peut être réalisé par une liaison glissière dans la direction axiale entre l’élément abradable 1 et le support 3.
Le moyen de coulissement peut être formé à partir d’un rail ou logement «guide» et une portion de coulissement ou partie «guidée» qui présente une forme complémentaire à la forme du rail ou logement.
Le rail ou logement «guide» peut faire partie de l’élément abradable 1 et la portion de coulissement ou partie «guidée» de forme complémentaire à la forme du rail ou logement peut faire partie du support 3 ou inversement.
Le logement «guide» ou rail peut être, comme illustré en figure 1, une paroi annulaire qui s’étend axialement autour d’un axe.
La portion de coulissement ou partie «guidée» peut être insérée dans le rail. Une fois insérée, la portion de coulissement peut être déplacée par rapport au rail. En particulier, les seuls mouvements possibles entre le rail et la portion de coulissement sont:
une rotation autour de l’axe de la turbomachine, ou
une translation dans la direction axiale.
Ce dernier mouvement correspond à un coulissement de l’élément abradable 1 par rapport au support 3. L’élément abradable 1 peut ainsi coulisser par rapport au support 3 dans la direction axiale.
Si la portion de coulissement ou partie «guidée» de forme complémentaire présente une épaisseur radiale légèrement inférieure à l’épaisseur du rail, cela permet d’empêcher des mouvements parasites de vibration entre les deux pièces.
Il est possible d’empêcher le mouvement de rotation autour de l’axe X de l’élément abradable 1 par rapport au support 3. Comme illustré sur la figure 4, une butée, un pion ou un élément antirotation 20 peut être ajouté au joint d’étanchéité pour bloquer le mouvement de rotation axiale de l’élément abradable 1 par rapport au support 3.
L’élément anti-rotation 20 peut comprendre un élément mâle 24 et un élément femelle 22 qui coopèrent par emboîtement, l’un parmi l’élément mâle 24 et l’élément femelle 22 est compris dans le support 3 l’autre est comprise dans l’élément abradable 1.
Comme représenté sur la figure 4, l’élément mâle 24 de l’élément anti rotation 20 peut être ajouté au support 3, de sorte qu’il fait saillie du support 3. L’élément abradable 1 peut présenter l’élément femelle 22 comme une encoche ou une ouverture qui présente une forme complémentaire à l’élément mâle 24. Lorsque l’élément mâle 24 se trouve dans l’ouverture 22, le mouvement de rotation autour de l’axe X de l’élément abradable 1 par rapport au support 3 est bloqué.
De manière similaire, L’élément mâle 24 de l’élément anti rotation 20 peut être disposé sur l’élément abradable 1 de sorte qu’il fait saillie de l’élément abradable 1. Le support 3 peut présenter une encoche ou une ouverture 22 qui présente une forme complémentaire à l’élément antirotation 20.
Par exemple, une ouverture 22 peut être creusée au sein de l’élément abradable 1 puis être ajustée sur un élément anti rotation 20 du support 3.
Le support 3 peut s’étendre radialement au-delà d’une plateforme du distributeur en ménageant un faible espace entre la plateforme et le support. Ce faible espace permet de remplir les cavités qui se situent à l’aval de l’élément distributeur 7 et à l’amont du joint d’étanchéité 10. Sur la figure 1, la zone Z désigne la zone où les cavités sont remplies. Remplir les cavités permet de limiter les passages et les mouvements de fluide entre la plateforme radialement externe et le joint d’étanchéité, ces passages et ces mouvements faisant baisser le rendement du moteur.
Les mouvements de fluide vers ces cavités sont d’autant plus limités si le support 3 est situé radialement en regard de la plateforme radialement externe 8 et s’étend axialement vers l’amont de la plateforme radialement externe 8. Le passage de fluide s’écoulant entre la plateforme radialement externe et le joint d’étanchéité est limité, notamment dans le sens radial vers l’extérieur.
Les figures 1 et 2 illustrent le cas où deux liaisons ont été réalisées entre l’élément abradable 1 et le support 3.
Une première portion de coulissement entre l’élément abradable 1 et le support 3 est située du côté amont du joint d’étanchéité 10.
Le support 3 comprend un rail 16. Le rail 16 comprend une branche 13 en U orientée axialement. La branche 13 est orientée axialement de sorte que les parties droites et parallèles du U sont orientées dans la direction de l’axe X. La branche 13 est formée par une première section annulaire extérieure 13a parallèle à la direction axiale. La branche 13 comprend une première section annulaire intérieure 13b parallèle à la direction axiale. Ces premières sections annulaires extérieure 13a et intérieure 13b correspondent aux parties droites et parallèles du U orientées dans la direction de l’axe X.
La branche 13 comprend une première section annulaire radiale 13c perpendiculaire à la direction axiale et qui joint la première section annulaire intérieure 13b et la première section annulaire extérieure 13a. La première section annulaire extérieure 13a est située radialement plus à l’extérieur de la première section annulaire intérieure 13b.
Le rail 16 peut loger une portion de coulissement 15 de l’élément abradable 1. La branche 13 en U orientée axialement est configurée pour recevoir à coulissement dans le U la partie amont 15 de l’élément abradable 1 qui comprend une première extrémité axiale de l’élément abradable 1. La branche 13 définit en son U un évidement 14 adapté pour recevoir la partie amont 15, qui est une portion de coulissement ou partie «guidée». L’épaisseur radiale de la partie amont 15 est ajustée pour avoir une épaisseur légèrement inférieure à l’épaisseur radiale de l’évidement 14 définit entre les premières sections annulaires intérieure 13b et extérieure 13a.
La section radiale annulaire 13c est située en amont de la branche 13, et permet de réaliser une butée amont pour l’élément abradable contre le premier rail 16, c’est-à-dire que la liaison empêche l’élément abradable 1 dans son mouvement de translation axiale de dépasser une position de butée axiale dans le sens amont, à savoir la position axiale de la première section radiale annulaire 13c.
Une seconde portion de coulissement entre l’élément abradable 1 et le support 3 est située cette fois du côté aval du joint d’étanchéité 10.
Le rail 16 présente une partie aval 17 adaptée pour s’insérer dans un évidement 19 de l’élément abradable 1, l’évidement 19 étant orienté axialement et étant situé en aval de l’élément abradable. L’évidement 19 s’étend de manière axiale. L’évidement 19 est défini par
- une section annulaire extérieure 19a de l’élément abradable 1, la section annulaire extérieure 19a étant parallèle à la direction axiale,
- une section annulaire intérieure 19b de l’élément abradable 1, la section annulaire intérieure 19b étant parallèle à la direction axiale, et
- une section radiale 19c de l’élément abradable 1, la section radiale 19c étant perpendiculaire à la direction axiale qui joint la section annulaire intérieure et la section annulaire extérieure. La section annulaire extérieure 19a est située radialement plus à l’extérieur que la section annulaire intérieure 19b.
- une section annulaire extérieure 19a de l’élément abradable 1, la section annulaire extérieure 19a étant parallèle à la direction axiale,
- une section annulaire intérieure 19b de l’élément abradable 1, la section annulaire intérieure 19b étant parallèle à la direction axiale, et
- une section radiale 19c de l’élément abradable 1, la section radiale 19c étant perpendiculaire à la direction axiale qui joint la section annulaire intérieure et la section annulaire extérieure. La section annulaire extérieure 19a est située radialement plus à l’extérieur que la section annulaire intérieure 19b.
La partie aval 17 du rail 16 joue cette fois le rôle de portion de coulissement ou partie «guidée». L’épaisseur radiale de la partie aval 17 est ajustée à une épaisseur légèrement inférieure à l’épaisseur radiale de l’évidement 19 définie entre les sections annulaires intérieure 19b et extérieure 19b.
La section radiale annulaire 19c est située en aval de la partie aval 17 du rail 16, et permet de réaliser une butée amont de l’élément abradable, c’est-à-dire que la liaison empêche l’élément abradable 3 dans son mouvement de translation axiale de dépasser une position de butée axiale dans le sens amont, à savoir la position axiale de la partie aval 17 du rail 16.
Les figures 2 et 3 illustrent le mouvement de translation axiale de l’élément abradable 1 par rapport au support 3. L’élément abradable 1 a une position axiale par rapport au support 3 que l’on peut évaluer au niveau de la partie amont 15 de l’élément abradable.
Dans la figure 2, la partie amont 15 a son extrémité amont qui se situe environ au milieu de la première section annulaire intérieure 13b.
Dans la figure 3, la partie amont 15 a son extrémité amont qui se situe vers l’extrémité aval de la première section annulaire intérieure 13b.
L’élément abradable a donc été translaté dans la direction axiale et vers l’aval entre la figure 2 et la figure 3.
Dans les figures 1, 2 et 3, le rail 16 définit une branche 13 en U avec les sections 13a, 13b et 13c. Le rail 13 est situé en amont du joint d’étanchéité 10 tandis que l’évidement 19 de l’élément abradable est situé en aval du joint à labyrinthe 10.
La branche 13 en U et l’évidement 19 sont ainsi opposés axialement.
De plus l’évidement 14 défini par la branche 13 en U et l’évidement 19 sont orientés axialement dans des sens opposés. L’évidement 14 est limité en amont par la section annulaire radiale 13c alors que l’évidement 19 est limité en aval par la section radiale 19c.
Le fait que la branche 13 en U et l’évidement 19 sont, au sein du joint d’étanchéité 10, opposés axialement permet que l’élément abradable 1 soit porté en deux zones écartées et donc de manière stable par le support 3.
L’évidement 14 défini par la branche 13 en U et l’évidement 19 sont également décalés radialement. Plus précisément, l’évidement 14 est disposé radialement plus à l’intérieur que l’évidement 19.
Le fait que la branche en U 13 et l’évidement 19 sont, au sein du joint d’étanchéité 10, décalés radialement permet que l’élément abradable puisse être monté aisément sur le support 3 dans la direction axiale. Notamment, une façon de monter l’élément abradable 1 sur le support 3, consiste à:
- positionner l’élément abradable 1 à l’intérieur du support 3 et suffisamment en aval du support 3 pour que la partie amont 15 soit en aval de la branche en U 13 et la partie aval 17 soit en amont de l’évidement 19.
- plaquer la première section annulaire extérieure 13a contre la partie amont 15, et
- déplacer l’élément abradable 1 vers l’amont de sorte à insérer la partie amont 15 dans la branche en U 13 et la partie aval 17 dans l’évidement 19.
La section annulaire radiale 13c réalise une butée axiale vers l’amont pour l’élément abradable 1. Il n’y a, à l’inverse, aucune butée vers l’aval pour l’élément abradable. Cela permet de monter l’élément abradable 1 sur le support 3 depuis l’aval.
Il est possible en variante que la première portion de coulissement et la deuxième portion de coulissement réalisent chacune une butée axiale pour l’élément abradable. A cette fin:
l’élément abradable 1 peut définir un évidement du côté amont du joint d’étanchéité 10 et le support 3 peut comprendre une portion d’extrémité adapté pour coulisser dans ledit évidement et,
le support 3 peut définir un évidement du côté aval du joint d’étanchéité 10 et l’élément abradable 1 peut comprendre une portion d’extrémité adapté pour coulisser dans ledit évidement.
L’élément abradable 1 peut présenter au niveau de la section annulaire extérieure 19a une ouverture 22 telle que représentée à la figure 4. L’ouverture 22 peut loger un élément anti-rotation 20 qui fait saillie de la partie aval 17 du rail 16. L’élément anti-rotation 20 est rigidement lié au support 3. Dans cette configuration, la rotation de l’élément abradable 1 par rapport au support 3 est bloquée.
L’élément abradable 1 peut comporter une ou plusieurs gorges 11. Chaque gorge 11 s’étend circonférentiellement et est réalisée sur la face axiale interne 12 de l’élément abradable 1. La gorge 11 s’étend autour de l’axe X et débouche sur la face radiale interne 12 de l’élément abradable 1.
En regard de l’élément abradable 3, se trouve un élément de rotor 5.
L’élément de rotor 5 peut être la partie radialement extérieure d’une aube de rotor fixée sur un disque de rotor. L’élément de rotor 5 est adapté pour pouvoir tourner par rapport au support 3. L’élément de rotor 5 est monté rotatif autour de l’axe X.
L’élément de rotor 5 présente une ou plusieurs léchettes 9 qui s’étendent radialement vers l’extérieur en direction de l’élément abradable 1. La ou les léchettes 9 de l’élément de rotor 5 comportent une extrémité radialement extérieure qui fait face à l’élément abradable 1.
La léchette peut présenter une forme annulaire. La léchette peut être une pièce de révolution.
Chaque léchette 9 peut être insérée dans une gorge 11.
Une léchette 9 peut être recouverte sur sa face extérieure d’une couche protectrice 21. La couche protectrice 21 permet notamment de limiter l’usure et le risque de blocage de la léchette 9 dans l’élément abradable 1 en cas de contact entre ces deux pièces.
Le joint d’étanchéité à labyrinthe 10 présenté jusqu’à présent peut être inséré dans un ensemble de turbomachine, notamment une turbine basse pression. L’ensemble de turbomachine comprend un rotor et un stator montés sur un carter 4, et un joint d’étanchéité à labyrinthe 10 tel qu’on a pu le présenter jusqu’à présent. L’élément de rotor 5 du joint d’étanchéité 10 est monté sur le rotor et le support 3 du joint d’étanchéité 10 est monté sur le carter 4.
En fonctionnement, le rotor est mis en mouvement, les éléments de rotor 5 sont également mis en mouvement et l’étanchéité est réalisée au niveau du joint d’étanchéité 10 entre l’amont et l’aval du joint.
Dans l’art antérieur, un blocage de rotor peut se produire lorsque le rotor et la ou les léchettes subissent un mouvement de translation axiale par rapport au stator. Il est alors possible qu’une léchette rentre en collision avec un relief saillant de l’élément abradable. La léchette et l’élément abradable peuvent être usés par des collisions ou des frottements entre-ces deux pièces en fonctionnement. Dans ce cas, des sillons peuvent se creuser dans l’abradable, ce qui diminue la performance moteur.
Le fait que l’élément abradable puisse coulisser par rapport au stator permet de limiter le risque de collisions entre la léchette et l’élément abradable. Cela diminue la détérioration au cours du temps de l’élément abradable et augmente sa durée de vie. La performance moteur est ainsi conservée plus longtemps.
Si un mouvement de translation axiale de la léchette par rapport à l’élément abradable est important en fonctionnement, un blocage de rotor peut se produire.
Le fait que l’élément abradable puisse coulisser par rapport au stator permet de limiter ce risque de blocage. En cas de translation axiale de la léchette par rapport au stator, une force de la léchette s’exerce sur le relief saillant de l’élément abradable et l’élément abradable en général. Cette force s’exerce dans le sens de la translation de la léchette par rapport au stator. L’élément abradable peut alors être mis en mouvement dans le même sens que la léchette. La distance entre la léchette et le relief saillant de l’élément abradable augmente et le risque de blocage de rotor diminue.
Les mouvements de translation axiale de la léchette et du rotor en général peuvent également être générés par des mouvements de vibration ou bien des mouvements dus à la dilatation sous l’effet de la montée en température du turbomoteur. La montée en température n’étant pas identique pour le rotor et pour le stator, ces parties de la turbomachine ne subissent pas la même dilatation et il apparaît un mouvement de translation axiale entre ces deux parties au cours du fonctionnement de la turbomachine. Le fait que l’élément abradable puisse coulisser par rapport au stator permet de réduire le risque de blocage de rotor dû à ces vibrations.
Le fait que l’élément abradable puisse coulisser par rapport au stator permet également d’utiliser par rapport à l’art antérieur des éléments abradables présentant des gorges de profondeur plus importantes et en regard desquelles des léchettes viennent en saillie plus profondément à l’intérieur de gorges.
Si le joint d’étanchéité est disposé de sorte qu’une léchette vienne en saillie plus profondément à l’intérieur d’une gorge, la force de la léchette qui s’exerce sur l’élément abradable est suffisante pour mettre en mouvement l’élément abradable et éviter le blocage du rotor. L’élément abradable suit alors les mouvements de translation axiale de la léchette et du rotor en général.
Utiliser des éléments abradables présentant des gorges de profondeur plus importantes que dans l’art antérieur avec pour chaque gorge une léchette du rotor qui vient en saillie à l’intérieur d’une gorge, produit un joint d’étanchéité à labyrinthe d’une étanchéité supérieure aux joints d’étanchéité à labyrinthe de l’art antérieur. Ceci est expliqué par le fait qu’avec ces nouveaux joints, l’aspect «labyrinthe» est plus prononcé que dans l’art antérieur: pour passer au travers du joint d’étanchéité les particules du fluide doivent franchir des distances plus importantes selon des trajectoires plus irrégulières, de sorte que statistiquement moins de particules passent au travers du joint d’étanchéité.
L’étanchéité du joint à labyrinthe est ainsi améliorée et par conséquent la performance globale du moteur est accrue.
En rapport avec la figure 5, il est décrit un procédé P de montage d’un joint à labyrinthe selon l’invention:
Dans une étape S1, un élément abradable 1 est mis en place sur un support 3,
Un disque de rotor est ensuite mis en position pour montage. Par exemple, le disque de rotor est placé sur un banc de montage.
Le disque de rotor comprend un moyeu qui est la partie centrale du disque.
Il est possible de monter sur le disque une pluralité d’aubes. Le pied des aubes s’insère dans une alvéole située à la périphérie du disque. En manipulant une aube de sorte que son pied soit glissé dans l’alvéole correspondante du disque, l’aube se trouve rigidement fixée au disque.
Dans une étape S2, une première partie de la pluralité d’aubes est fixée sur le disque. Par exemple trois aubes peuvent être fixées sur le disque. Les aubes de cette première partie peuvent être angulairement réparties de manière régulière autour du disque.
Par exemple, trois aubes peuvent être montées individuellement l’une après l’autre, de sorte à être séparées deux à deux d’un angle de 120 degrés.
La répartition angulaire régulière de la première partie des aubes permet de centrer le disque portant la première partie d’aube. Il est possible de placer le disque selon n’importe quel angle sans qu’il soit nécessaire de bloquer le disque.
Chaque aube porte une léchette du joint d’étanchéité.
L’élément abradable est une pièce de révolution qui contient une ou plusieurs gorges. Les aubes présentent à leur extrémité radiale extérieure une ou plusieurs léchettes, le nombre de léchettes étant égal au nombre de gorges. Chaque léchette est destinée à être insérée dans une gorge de l’élément abradable.
L’étape S2 est réalisée de sorte que chaque léchette de chaque aube est insérée dans une gorge 11 de l’élément abradable 1. A cette fin, le disque peut être déplacé radialement pour permettre l’insertion de la léchette dans la gorge. Le disque est déplacé radialement c’est-à-dire qu’il est possible de translater le disque dans un plan perpendiculaire à l’axe de rotation du disque.
Il existe un jeu entre la position radiale «en fonctionnement» de l’extrémité radiale extérieure d’une léchette et la position radiale du fond de la gorge en regard de la léchette. Le jeu et la gamme de déplacement possible du disque sont suffisants pour permettre de réaliser l’étape S2 de sorte que chaque léchette de chaque aube est insérée dans une gorge 11 de l’élément abradable 1.
Dans une étape S3, une deuxième partie des aubes est montée sur le disque. Il s’agit des autres aubes de la pluralité d’aubes qui n’ont pas été montées sur le disque.
Comme précédemment, chaque léchette de chaque aube est insérée dans une gorge 11 de l’élément abradable 1, le disque pouvant être déplacé radialement pour permettre cette insertion.
La deuxième partie des aubes correspond à l’ensemble des aubes pouvant être accueillies par le disque de rotor à l’exception de la première partie des aubes déjà montées au cours de l’étape précédente.
Il est à noter qu’au cours du procédé un élément anti-rotation 20 du joint d’étanchéité 10 peut être adapté pour qu’un élément mâle 24 soit positionné dans un élément femelle 22 de sorte que le mouvement de rotation autour de l’axe X de l’élément abradable 1 par rapport au support 3 est bloqué.
Claims (12)
- Joint d’étanchéité (10) à labyrinthe pour une turbomachine, en particulier d’aéronef, ledit joint d’étanchéité (10) s’étendant autour d’un axe (X) définissant une direction axiale et comportant un support (3) sur lequel est monté un élément abradable (1) configuré pour coopérer avec une léchette (9) d’un élément de rotor (5) situé en regard,
le joint d’étanchéité (10) étant caractérisé en ce qu’il comprend des moyens de coulissement configurés pour permettre une translation selon la direction axiale de l’élément abradable (1) par rapport au support (3). - Joint d’étanchéité (10) selon la revendication 1 comportant un élément de rotor (5) comportant la léchette (9), l’élément de rotor (5) étant monté rotatif autour de l’axe (X), la léchette (9) de l’élément de rotor (5) comportant une extrémité radialement extérieure faisant face à l’élément abradable (1).
- Joint d’étanchéité (10) selon la revendication 2, dans lequel l’élément abradable (1) comporte une gorge (11) qui débouche sur une face radiale interne (12) de l’élément abradable (1), la léchette (9) étant insérée dans la gorge (11).
- Joint d’étanchéité selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant un élément anti-rotation (20) configuré pour bloquer une rotation de l’élément abradable (1) par rapport au support (3) autour de l’axe (X).
- Joint d’étanchéité selon la revendication 4 dans lequel l’élément anti-rotation (20) comprend un élément mâle et un élément femelle qui coopèrent par emboîtement, l’un parmi l’élément mâle et l’élément femelle étant fixé au support (3), l’autre étant fixé à l’élément abradable (1).
- Joint d’étanchéité (10) selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel les moyens de coulissement comprennent au moins un rail (16), le support (3) comprenant le rail (16).
- Joint d’étanchéité (10) selon la revendication 6, dans lequel le rail (16) comprend une branche (13) en U orientée axialement configurée pour recevoir à coulissement une première extrémité axiale (15) de l’élément abradable (1) et l’élément abradable (1) comprend un évidement (19) orienté axialement configuré pour recevoir le rail (16) et permettre le coulissement d’une deuxième extrémité axiale (18) de l’élément abradable (1) opposée à la première extrémité axiale (15) de l’élément abradable (1).
- Joint d’étanchéité (10) selon la revendication 7, dans lequel la branche (13) en U et l’évidement (19) sont décalés radialement vis-à-vis de l’axe (X).
- Ensemble de turbomachine comprenant un carter, un joint d’étanchéité selon l’une des revendications 6 à 8 et un distributeur (7) montés sur le carter, le distributeur formant une couronne pourvue d’une pluralité d’aubes s’étendant entre une plateforme radialement externe (8) et une plateforme radialement interne, le rail (16) s’étendant radialement au-delà de la plateforme radialement externe (8) de sorte à limiter un passage de fluide entre la plateforme radialement externe et le joint d’étanchéité.
- Ensemble de turbomachine, notamment une turbine basse pression, comprenant un joint d’étanchéité à labyrinthe (10) selon l’une des revendications 1 à 8.
- Turbomachine comprenant un ensemble de turbomachine notamment une turbine basse pression, selon la revendication 9 ou 10.
- Procédé (P) de montage d’un ensemble de turbomachine selon l’une des revendications 9 à 10, dans lequel le rotor comprend une pluralité d’aubes s’étendant radialement depuis un disque d’aube, le procédé de fabrication comprenant les étapes suivantes:
(S1) Mise en place d’un élément abradable (1) sur un support (3),
(S2) Montage sur le disque de trois aubes réparties de manière régulière autour du disque, chaque aube portant une léchette (9) du joint d’étanchéité (10), chaque léchette (9) étant insérée dans une gorge (11) de l’élément abradable (1) au cours du montage;
(S3) Montage des autres aubes de la pluralité d’aubes sur le disque, chaque aube portant une léchette (9) du joint d’étanchéité (10) qui est insérée dans une gorge (11) de l’élément abradable (1) au cours du montage, le disque étant déplacé radialement pour permettre l’insertion de la léchette (9) de chaque aube dans une gorge de l’élément abradable (1).
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