PAROI STATOR DE TURBOMACHINE RECOUVERTE D'UN REVETEMENT ABRADABLE

TURBO MACHINE STATOR WALL COVERED WITH AN ABRADABLE COATING

English Abstract

Annular part of a turbo machine stator comprising a structural support (10) provided successively with a keying sub-layer (12) and with an abradable coating (14) formed of a resin filled with microbeads, the keying sub-layer ensuring that the abradable coating attaches to the structural support being formed of a long-fibre fibrous ply a peripheral part (12A, 12B) of which is secured to the structural support and a central part (12C) of which is embedded in the microbead-filled resin when the abradable coating is fixed to the structural support.

French Abstract

Partie annulaire de stator de turbomachine comportant un support structural (10) muni successivement d'une sous-couche d'accrochage (12) et d'un revêtement abradable (14) formé par une résine chargée de microbilles, la sous-couche d'accrochage assurant la fixation du revêtement abradable sur le support structural étant formée par une armature fibreuse à fibres longues dont une partie périphérique (12A, 12B) est solidarisée avec le support structural et dont une partie centrale (12C) est noyée dans la résine chargée de microbilles lors de la fixation du revêtement abradable sur le support structural.

Claims

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REVENDICATIONS
1. Partie annulaire de stator de turbomachine comportant un
support structural (10) muni successivement d'une sous-couche
d'accrochage (12) et d'un revêtement abradable (14) formé par une résine
chargée de microbilles, caractérisée en ce que ladite sous-couche
d'accrochage assurant la fixation dudit revêtement abradable sur ledit
support structural est formée par une armature fibreuse à fibres longues
dont seule une partie périphérique (12A, 12B) est solidarisée par collage
ou cocuisson avec ledit support structural.
2. Partie annulaire de stator de turbomachine selon la
revendication 1, caractérisée en ce que ladite armature fibreuse comporte
un ou plusieurs plis juxtaposés de tissus de fibres longues à deux
dimensions.
3. Partie annulaire de stator de turbomachine selon la
revendication 2, caractérisée en ce que ladite armature fibreuse comporte
un pli non imprégné d'un tissu 2D de fibres de verre ou de tout autre
renfort à fibres longues.
4. Partie annulaire de stator de turbomachine selon la
revendication 2, caractérisée en ce que ladite armature fibreuse comporte
plusieurs plis pré-imprégnés au moins en partie à leur périphérie de tissus
2D de fibres de verre ou de tout autre renfort à fibres longues.
5. Partie annulaire de stator de turbomachine selon la
revendication 1, caractérisée en ce que lorsque ledit support structural est
à base d'alliage métallique, ladite partie périphérique est collée avec ledit
support structural au moyen d'une résine époxyde.
6. Partie annulaire de stator de turbomachine selon la
revendication 1, caractérisée en ce que lorsque ledit support structural est
à base de matériau composite, ladite partie périphérique est cocuite avec
ledit support structural lors de l'élaboration dudit support structural.

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7. Partie annulaire de stator de turbomachine selon la
revendication 1, caractérisée en ce que ladite résine chargée de
microbilles est une résine de silicone ou époxyde.
8. Partie annulaire de stator de turbomachine selon la
revendication 7, caractérisée en ce que lesdites microbilles sont des billes
creuses de verre ou d'un matériau réfractaire.
9. Partie annulaire de stator de turbomachine selon l'une
quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que ladite fixation
dudit revêtement abradable sur ledit support structural comporte un dépôt
par projection thermique, injection, moulage ou encore spatulage, de
façon à imprégner ladite armature fibreuse et ledit support structural.
10. Stator de turbomachine comportant une partie annulaire
selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.

Description

CA 02875371 2014-12-01
WO 2013/182782
PCT/FR2013/051212
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Paroi stator de turbomachine recouverte d'un revêtement abradable
Arrière-plan de l'invention
L'invention concerne les parois stator de turbomachines munies
de revêtements abradables, notamment pour moteurs d'aéronefs, tels que
les carters de rétention de soufflante ou de compresseur basse pression.
Un tel carter peut être formé d'une pluralité de secteurs de
paroi jointifs (mais une structure fermée ou en demi-coquille est aussi
possible) qui entourent un ensemble d'aubes rotatives mues par les gaz
de combustion. Afin d'assurer un fonctionnement à jeu réduit et assurer
ainsi les performances demandées à la turbomachine en termes de
consommation et de rendement, les aubes rotatives doivent entrer en
contact avec des revêtements abradables disposés sur les carters.
Typiquement, un revêtement abradable est constitué d'un matériau à base
de résine chargé d'un agent porogène de type microbilles creuses en
matériau réfractaire et formé habituellement par moulage ou dépôt
physique, par exemple par projection thermique, sur la surface à protéger.
Or, selon la nature du matériau de la partie structurale,
métallique ou composite, il peut être constaté des pertes d'adhérences du
matériau abradable qui peuvent conduire à son décollement et entrainer
alors des ingestions plus ou moins importantes du matériau la constituant
par le flux secondaire de la turbomachine.
Afin de résoudre ce problème de perte d'adhérence, il est connu
de procéder au sablage ou au toilage de la partie structurale
préalablement au dépôt de la protection thermique. Malheureusement,
cette solution ne peut être généralisée aux surfaces ayant reçues un
traitement électrolytique ou électrochimique de protection ou de
passivation car une telle opération aurait pour conséquence de détruire ce
traitement particulier.
Objet et résumé de l'invention
La présente invention a donc pour but principal de pallier de tels
inconvénients en proposant une paroi stator dont le revêtement abradable
peut recouvrir tout type de surface, métallique ou composite, sans être
soumis à de tels décollements locaux.

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Ce but est atteint grâce à une partie annulaire de stator de
turbomachine comportant un support structural muni successivement
d'une sous-couche d'accrochage et d'un revêtement abradable formé par
une résine chargée de microbilles, caractérisée en ce que ladite sous-
couche d'accrochage assurant la fixation dudit revêtement abradable sur
ledit support structural est formée par une armature fibreuse à fibres
longues dont une partie périphérique est solidarisée avec ledit support
structural et dont une partie centrale est noyée dans ladite résine chargée
de microbilles lors de ladite fixation dudit revêtement abradable sur ledit
support structural.
Ainsi, en traversant une armature fibreuse à fibres longues, le
revêtement abradable se retrouve parfaitement solidarisé au support
structural, ce qui évite tout décollement localisé. L'invention est ainsi
particulièrement adaptée à des parties de carter en aluminium anodisé ou
une préparation de surface par toilage ou sablage est interdite.
Selon une disposition avantageuse, ladite armature fibreuse
comporte un ou plusieurs plis juxtaposés de tissus de fibres longues à
deux dimensions. Ladite armature fibreuse peut comporter un pli non
imprégné d'un tissu 2D de fibres de verre ou de tout autre renfort à fibres
longues ou encore plusieurs plis pré-imprégnés au moins en partie à leur
périphérie de tissus 2D de fibres de verre ou de tout autre renfort à fibres
longues.
Selon une autre disposition avantageuse, ledit support structural
peut être à base d'alliage métallique et ladite partie périphérique est collée
au dit support structural au moyen d'une résine époxyde ou encore à base
de matériau composite et ladite partie périphérique est cocuite avec ledit
support structural lors de l'élaboration dudit support structural.
De préférence, ladite résine chargée de microbilles est une
résine de silicone ou époxyde et lesdites microbilles sont des billes creuses
de verre ou d'un matériau réfractaire.
Avantageusement, ladite fixation dudit revêtement abradable
sur ledit support structural comporte un dépôt par projection thermique,
injection, moulage ou encore spatulage, de façon à imprégner ladite
armature fibreuse et ledit support structural.
L'invention concerne également tout stator de turbomachine
comportant une partie annulaire telle que précitée.

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Brève description des dessins
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention
ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins
annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout
caractère limitatif et sur lesquels :
- la figure 1 est une vue en coupe d'une partie annulaire
métallique de stator de turbomachine selon l'invention ; et
- la figure 2 est une vue en coupe d'une partie annulaire
composite de stator de turbomachine selon l'invention.
Description détaillée d'un mode de réalisation
La figure 1 représente en coupe une partie de carter de
rétention de soufflante de turbomachine axiale formé par exemple par la
mise bout à bout en direction circonférentielle d'une pluralité de secteurs.
Le carter entoure un ensemble tournant formé d'une pluralité d'aubes
(non représentées), le jeu entre la surface interne du carter et les
sommets des aubes étant nul ou quasi-nul.
Cette partie annulaire de stator comprend un support structural
muni du côté interne (par rapport à la circulation des gaz de
combustion) successivement d'une sous-couche d'accrochage 12 et d'un
revêtement de protection thermique 14 formé d'un matériau abradable
comportant des porosités et dans lequel les sommets des aubes peuvent
partiellement pénétrer sans subir d'usure importante.
Dans ce premier mode de réalisation, le support structural 10
est un alliage métallique, par exemple de titane ou d'aluminium.
Le revêtement de protection thermique 14 est réalisé en un
matériau comportant des porosités et ayant une tenue satisfaisante aux
températures habituellement rencontrées en fonctionnement.
Classiquement, pour constituer ce revêtement abradable, on recourt à des
matériaux à base de résine de silicone ou époxyde chargés d'un agent
porogène de type microbilles creuses en matériau réfractaire, verre
notamment.
Selon l'invention, la sous-couche d'accrochage 12 permettant la
liaison du revêtement abradable avec la surface du support structural est
formée par une armature de fibres de verre ou tout autre renfort à fibres

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longues (carbone ou aramide par exemple) qui est solidarisée en partie à
sa périphérie sur le support structural 10.
L'armature de fibres est constituée d'un ou plusieurs plis
juxtaposés de tissus de fibres longues à deux dimensions. Lorsque cette
armature ne comporte qu'un seul pli, celui-ci alors de préférence non
imprégné (sec) est avantageusement collé à sa périphérie (ou au moins
sur deux de ses bords latéraux 12A, 12B) à l'aide d'une résine époxyde
(ou bien encore une résine silicone lorsque le revêtement abradable est à
base de silicone) sur le support structural 10. Par contre, lorsque cette
armature comporte plusieurs plis, ceux-ci indépendants les uns des autres
peuvent alors être préalablement pré-imprégnés au moins en partie à leur
périphérie, notamment sur leurs bords latéraux, puis leur maintien est
assuré par collage de ces bords latéraux sur le support structural 10 à
l'aide par exemple d'une résine époxyde. Cette imprégnation peut être
avantageusement réalisée manuellement (stratification à la main) par
exemple au rouleau ou au pistolet.
Dans ces deux configurations, la partie centrale de l'armature
12C laissée libre (c'est à dire non collée au support structural) est quant à
elle imprégnée lors du dépôt physique du revêtement abradable, par
exemple par projection thermique de poudre en utilisant les techniques
connues de dépôt par plasma lorsque le tissu est composé de fibres
longues métalliques. Dans les autres cas, le matériau abradable peut être
simplement injecté, moulé ou spatulé de façon à imprégner l'armature de
fibres et la surface du support structural.
La figure 2 montre un autre exemple de réalisation de
l'invention plus particulièrement adapté à un support structural 10 en
matériau composite formé classiquement d'une armature de fibres de
carbone, verre, aramide ou céramique noyées dans une résine époxyde ou
aux propriétés similaires. Dans ce cas, la sous-couche d'accrochage 12
n'est pas collée à sa périphérie directement sur le support structural 10 à
l'aide d'une résine époxyde mais préférentiellement cocuite avec le
support structural lors de l'élaboration de celui-ci, de telle sorte que cette
armature se retrouve directement intégrée à la propre armature de fibres
10A structurant la surface de ce support structural. Bien entendu, on fait
en sorte que cette cuisson n'affecte pas la partie centrale devant rester
libre. La structure de la sous-couche d'accrochage 12 est toutefois

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identique à la précédente et formée par une armature de fibres de verre
ou de tout autre renfort à fibres longues comportant un pli sec ou
plusieurs plis pré-imprégnés de tissus de fibres longues à deux dimensions
qui seront toutefois cocuits avec et non plus collés sur le support
structural.

Representative Drawing