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AUBAGE FIXE DE DISTRIBUTION DE FLUX DANS UNE TURBOMACHINE,
COMPRENANT UNE PLATE-FORME INTERNE A RENFORTS INTÉGRÉS,
TURBOMACHINE ET PROCÉDÉ DE FABRICATION ASSOCIÉS
DOMAINE DE L'INVENTION
Le domaine de l'invention est celui des aubages fixes de distribution du flux
d'air dans une turbomachine.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Une turbomachine comprend généralement, d'amont en aval dans le sens
de l'écoulement des gaz, une soufflante, un ou plusieurs étages de
compresseurs,
par exemple un compresseur basse pression et un compresseur haute pression,
une chambre de combustion, un ou plusieurs étages de turbines, par exemple une
turbine haute pression et une turbine basse pression, et une tuyère
d'échappement
des gaz.
Ces turbines comprennent un distributeur du flux d'air dans la turbomachine,
composé d'une pluralité d'étages d'aubages fixes comprenant chacun une
pluralité
d'aubes s'étendant généralement radialement par rapport à un axe de la
turbomachine, et disposées entre une plate-forme annulaire intérieure et une
plate-
forme annulaire extérieure par lesquelles lesdites aubes sont fixées à la
turbomachine.
Afin notamment de minimiser la masse globale du moteur, tout ou partie de
ces aubes sont creuses.
Pour réaliser ces différentes cavités, qui ont des formes complexes et dont la
géométrie doit être respectée avec une grande précision, les aubes sont
classiquement produites par une technique connue sous le nom de fonderie à la
cire
perdue. Des noyaux sont donc insérés dans le moule avant injection de la cire,
ces
noyaux étant maintenus en position par des douilles, l'association entre les
noyaux
et les douilles étant réalisée manuellement.
Cependant, la géométrie actuelle des aubages ne présente pas un espace
suffisant pour permettre le positionnement des douilles, et par conséquent de
réaliser des aubages creux avec un tolérancement et des dimensions donnés.
Il a été proposé à cet égard un aubage fixe dont la plate-forme annulaire
interne comprend une platine annulaire de support formant la base des aubes et
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une cloison radiale s'étendant de ladite platine vers l'axe de la
turbomachine, ladite
cloison radiale étant associée à une couronne interne présentant une surface
externe au niveau de laquelle ladite couronne est fixée à la cloison radiale,
la
couronne et la cloison radiale étant en outre solidarisées entre elles par des
éléments de renforts.
Or pour diminuer la masse de la turbomachine il est nécessaire de minimiser
le nombre de pièces.
PRESENTATION DE L'INVENTION
L'invention vise à remédier à cette problématique, en proposant un aubage
fixe de distribution de flux dans une turbomachine, comprenant une plate-forme
annulaire interne et une pluralité d'aubes fixes montées sur celle-ci, la
plate-forme
interne comprenant une platine de support formant base desdites aubes, une
cloison annulaire radiale s'étendant depuis la platine de support vers un axe
de
l'aubage, et une couronne interne rapportée sur la cloison annulaire radiale,
et
présentant une surface interne sur laquelle est disposé un matériau abradable,
l'aubage étant caractérisé en ce que la couronne interne comporte au moins une
découpe délimitant une languette, la languette étant repliée pour venir en
appui sur
la cloison annulaire radiale.
Avantageusement, mais facultativement, l'aubage selon l'invention peut en
outre comprendre au moins l'une des caractéristiques suivantes :
- la ou chaque languette vient en appui par au moins une portion
d'extrémité
sur la cloison radiale, ce qui permet de ne réaliser qu'un seul pliage de
languette et ainsi de simplifier la fabrication de l'aubage.
- Si l'aubage présente plusieurs languettes, celles-ci peuvent être
disposées
selon une répartition angulaire régulière sur la circonférence de la couronne,
de façon répartir de façon équilibrée les contacts en butée et ainsi à
conférer
une meilleure stabilité à l'aubage.
- la portion d'extrémité de chaque languette est brasée sur la cloison
radiale.
- la couronne interne est rapportée sur la cloison annulaire radiale au
niveau
des ouvertures traversantes résultant chacune du pliage d'une languette
correspondante.
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- le matériau abradable est rapporté sur la cloison radiale au travers de
chaque ouverture.
- le matériau abradable est brasé sur la surface interne de la couronne, et
sur
la cloison radiale au travers de chaque ouverture de la couronne.
- la couronne interne comprend en outre une patte annulaire s'étendant vers
l'amont et une patte annulaire s'étendant vers l'aval par rapport à un flux
d'air dans l'aubage.
L'invention propose également une turbomachine comportant au moins un tel
aubage.
L'invention propose enfin un procédé de fabrication d'un aubage fixe de
distribution de flux selon l'invention, comprenant les étapes consistant à :
- former au moins une découpe en U dans une couronne pour délimiter une
pluralité de languettes,
- replier une portion de la languette à angle droit par rapport à la
couronne, et
- fixer la couronne sur la cloison radiale d'une plate-forme annulaire
interne
d'aubage, de sorte que la cloison radiale soit en contact avec une surface
annulaire externe de la couronne, et que la portion de la languette à angle
droit par rapport à la couronne soit en appui sur ladite cloison.
Avantageusement, mais facultativement, le procédé selon l'invention peut en
outre
comprendre au moins l'une des caractéristiques suivantes :
- l'étape de fixation de la couronne sur la cloison radiale comporte le
brasage
de la portion de chaque languette à angle droit par rapport à la couronne sur
la cloison.
- Le procédé comprend en outre une étape consistant à braser une couche de
matériau abradable sur une surface interne de la couronne, et sur la cloison
radiale au travers d'une pluralité d'ouvertures de la couronne résultant du
pliage de chaque languette.
Ainsi, l'aubage de distribution selon l'invention est plus léger mais aussi
robuste qu'auparavant puisque la fonction de renfort en appui contre la
cloison
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radiale est réalisée par la couronne interne de l'aubage elle-même, sans ajout
de
matériel.
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 :
- La figure 1 représente une vue en coupe partielle d'un aubage de
distribution
de flux selon un mode de réalisation de l'invention.
- Les figures 2a et 2b représentent respectivement une vue en coupe partielle
et une vue de dessus d'une couronne interne de plate-forme annulaire
interne d'un aubage de distribution de flux de la figure 1.
- La figure 3 représente schématiquement les principales étapes du procédé
de fabrication d'un aubage de distribution de flux selon un mode de
réalisation de l'invention.
DESCRIPTION DETAILLEE D'AU MOINS UN MODE DE REALISATION
En référence à la figure 1, on a représenté une vue partielle d'un aubage 10
fixe de distribution du flux d'air s'écoulant dans une turbomachine, le sens
de
l'écoulement du flux d'air étant représenté par une flèche F, l'aubage formant
un
étage d'un distributeur d'une turbine de turbomachine, par exemple de turbine
basse-pression.
L'aubage 10 comporte une pluralité d'aubes 11 fixes disposées radialement
par rapport à un axe de la turbomachine (non représenté), qui est également
l'axe
de l'aubage, lesdites aubes étant montées sur une plate-forme annulaire
interne 12.
La plate-forme 12 comporte une cloison annulaire 120 s'étendant
radialement par rapport à l'axe de la turbomachine, ainsi qu'une platine 121
annulaire de support des aubes 11, s'étendant de part et d'autre de la cloison
annulaire au niveau d'une extrémité radialement externe de celle-ci.
La plate-forme 12 comporte également une couronne interne 122 s'étendant
de part et d'autre de la cloison annulaire radiale 120, au niveau de son
extrémité
radialement interne, et sur laquelle est rapportée une couche de matériau
abradable
123.
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En référence aux figures 2a et 2b, la couronne interne 122 présente une
section annulaire 1220 médiane s'étendant sensiblement axialement par rapport
à
l'axe de l'aubage, et deux pattes annulaires d'extrémité 1221,1222 s'étendant
respectivement vers l'amont et vers l'aval de l'aubage par rapport au flux
d'air, en
5 étant décalée radialement par rapport à la section médiane 1220,
lesdites sections
pouvant être inclinées par rapport à l'axe de l'aubage.
Ces sections sont conformées pour coopérer avec des becquets d'aubage
de rotor placés en amont et en aval par rapport à l'aubage 10, afin de former
des
joints d'étanchéité de type labyrinthe, pour éviter une recirculation d'air
dans une
direction radiale entre la veine de l'aubage 10 (c'est-à-dire entre les pales
11) et
l'interstice entre la plate-forme de l'aubage fixe et du rotor adjacent.
En outre, la couronne interne 122 comprend, sur sa section médiane 1220,
au moins une, et de préférence une pluralité de découpes 1223 en U, chaque
découpe comprenant donc deux portions de préférence mais non limitativement
parallèles 1224 (formant les branches du U ) réunies en une extrémité par
une
portion transversale 1225 (formant la base du U ). Avantageusement, comme
sur
la figure 2a, les portions 1224 sont orientées sensiblement parallèlement à
l'axe de
l'aubage et la portion transversale 1225 et disposée du coté aval de la
découpe par
rapport au flux d'air.
Chaque découpe 1223 délimite ainsi une languette 1226 détachée du reste
de la section médiane par les trois portions de la découpe. Du fait de la
forme des
découpes, chaque languette s'étend sur un secteur d'anneau.
Au moins une partie d'extrémité 1227 de chaque découpe est repliée à angle
droit par rapport à la section médiane de la couronne 122 de manière à
s'étendre
sensiblement radialement.
La totalité de chaque languette peut également être repliée à angle droit par
rapport à la couronne.
Chaque languette ainsi repliée libère une ouverture 1228 en secteur
d'anneau dans la couronne 122.
De préférence, les découpes 1123, et donc les languettes 1226 et les
ouvertures 1228 sont réparties régulièrement, c'est-à-dire à intervalle
angulaire
constant par rapport à l'axe de l'aubage, le long de la circonférence de la
couronne.
Ainsi, la couronne 122 présente, sur une zone annulaire de sa section médiane
de
la largeur des ouvertures, une alternance de zones pleines et d'ouvertures
1228.
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Enfin, la couronne 122 est rapportée sur la cloison radiale 120 au niveau de
la zone annulaire comprenant l'alternance d'ouvertures et de zones pleines,
l'extrémité 1227 des languettes à angle droit par rapport à la couronne venant
en
appui contre la cloison radiale.
De cette manière, les languettes découpées dans la couronne constituent la
surface à braser sur la cloison radiale, permettant ainsi d'assurer
l'assemblage de la
couronne à la cloison radiale sans ajout d'éléments supplémentaires (par
exemple
tôles, pattes sur cloison radiale...). L'aubage est donc allégé.
D'autre part, la couche de matériau abradable 123 rapportée sur la couronne
peut donc être également rapportée sur la cloison radiale au travers de chaque
ouverture 1228 de ladite couronne. De préférence, la couche de matériau
abradable
123 est brasée d'une part sur la cloison radiale au travers de chaque
ouverture, et
d'autre part sur la surface radialement interne de la section médiane 1220 de
la
couronne interne.
La couronne 122 peut ne comprendre qu'une découpe 1223 en U, elle
occupe ainsi un espace plus réduit. D'autres types de fixation peuvent
néanmoins
être intégrés à la couronne en complément de cette découpe unique.
On va maintenant décrire, en référence à la figure 3, un procédé de
fabrication de l'aubage présenté ci-avant.
Au cours d'une étape 100, on réalise une pluralité de découpes 1223 en U
sur la circonférence d'une couronne annulaire 122, conformes aux découpes
décrites ci-avant, les découpes étant de préférence réparties régulièrement
sur
ladite circonférence.
Au cours d'une étape 200, on replie la languette 1226 délimitée par chaque
découpe 1223 à angle droit vers l'extérieur de la couronne, de sorte que
l'extrémité
1227 de chaque languette soit orientée sensiblement radialement par rapport à
l'axe
de la couronne.
Au cours d'une étape 300, on rapporte la couronne 122 sur la cloison radiale
120 d'une plate-forme interne d'un aubage fixe, les pales 11 et la plate-forme
externe de l'aubage pouvant également être déjà montées sur la plate-forme
interne. La couronne est rapportée de sorte que les extrémités repliées de
chaque
languette viennent en appui contre la cloison radiale, et que la cloison
annulaire
radiale soit disposée au niveau des ouvertures 1228 réalisées dans la
couronne.
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De préférence, les extrémités des languettes 1226 en appui contre la cloison
radiale, ainsi que les zones de la couronne entre deux ouvertures consécutives
sont
brasées à la cloison radiale.
Enfin, au cours d'une étape 400, on rapporte une couche de matériau
abradable 123 sur l'ensemble obtenu à la précédente étape, de préférence en
brasant la couche à la surface radialement interne de la portion médiane 1220
de la
couronne, et, au niveau des ouvertures 1228, en brasant la couche 123 à la
cloison
radiale (également sur sa surface radialement interne).
Avantageusement, mais facultativement, les opérations de brasage 300 et
400 peuvent être réalisées simultanément, ce qui rend le procédé plus rapide à
mettre en oeuvre.
