FR3003295A1

FR3003295A1 - Dispositif collecteur d'etancheite pour turbomachine, procede d'assemblage

Info

Publication number: FR3003295A1
Application number: FR1352256A
Authority: FR
Inventors: Arthur Cohin; Baghdad Achbari; Audrey Charrie; Aurelien Rene-Pierre Massot
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2013-03-14
Filing date: 2013-03-14
Publication date: 2014-09-19
Anticipated expiration: 2033-03-14
Also published as: FR3003295B1

Abstract

Le dispositif collecteur (1) pour turbomachine, ledit dispositif comporte : • au moins une entrée (3) d'un fluide (11) provenant d'un distributeur basse pression ; • une enceinte (2) annulaire apte à contenir ledit fluide (11) et; • au moins une sortie de purge (4, 4') du fluide (11). L'enceinte (2) est constituée d'une pièce monobloc.

Description

DISPOSITIF COLLECTEUR D'ETANCHEITE POUR TURBOMACHINE, PROCEDE D'ASSEMBLAGE. s DOMAINE La présente invention se rapporte au domaine technique des dispositifs collecteurs et d'étanchéité présents entre les organes basse 10 pression et haute pression d'une turbomachine. En outre, le domaine concerne plus particulièrement le dispositif collecteur et son enceinte ainsi que les procédés de fabrication et d'assemblage des pièces qui le composent. 15 ETAT DE L'ART Actuellement, il existe certaines solutions de dispositifs collecteurs et d'étanchéité destinés aux turbomachines. Notamment, les turboréacteurs civils présentent des stators sous des distributeurs basse pression permettant d'acheminer un fluide dans l'enceinte du dispositif collecteur». 20 Dans ces solutions, le dispositif collecteur comprend plusieurs composants appelés également « flasques » assemblés assurant l'étanchéité entre les organes basse pression et les organes haute pression. Les différents composants présentent des éléments de liaisons tels que des liaisons boulonnées. 25 De ce fait, les dispositifs collecteurs sont difficiles à assembler. En outre, ils imposent une structure massique de liaisons lourde et sont de ce fait assez couteux à mettre en oeuvre. RESUME DE L'INVENTION 30 L'invention permet de résoudre les inconvénients précités. Un objet de l'invention concerne un dispositif collecteur pour turbomachine. Ledit dispositif comporte : - au moins une entrée d'un fluide provenant d'un distributeur 35 basse pression ; - une enceinte annulaire apte à recevoir ledit fluide et; - au moins une sortie de purge du fluide.

L'enceinte est constituée d'une pièce monobloc. Un avantage du dispositif collecteur est de permettre une réalisation plus simple sans surcharger l'assemblage dudit dispositif s collecteur de pièces de liaisons telles que des boulons et des écrous. Un autre avantage de l'invention est que le dispositif collecteur est plus léger que les solutions de l'art antérieur. Il favorise d'une part un rapport entre le coût et la masse de la turbomachine et contribue d'autre part à améliorer les contraintes d'inertie de la turbomachine. 10 Avantageusement, le dispositif collecteur comprend au moins une douille apte à coopérer avec ladite au moins une entrée, la douille acheminant ledit fluide dans la cavité. Un avantage est de fournir une interface entre le distributeur d'une 15 aube et le dispositif collecteur. L'entrée qui forme une ouverture est avantageusement conçue de sorte à être monobloc avec l'enceinte. La douille peut donc être facilement positionnée et maintenue assurant un bon conduit étanche et stable entre un distributeur et le collecteur. 20 Avantageusement, le dispositif collecteur comprend : - au moins une ouverture latérale pour le contrôle de l'intérieur de la pièce et ; - au moins un plaque obturatrice permettant de recouvrir ladite au moins une ouverture latérale. 25 Un avantage de l'ouverture latérale est qu'elle permet de faciliter l'accès à l'intérieur de l'enceinte pour l'usinage de finition, assurer un contrôle qualité de tout le revêtement de l'intérieur, des zones de jonctions et des ouvertures. Un autre avantage est de faciliter la fabrication et les opérations 30 de moulage et démoulage par fonderie à la cire perdue. Un gain de temps est obtenu grâce à une ouverture suffisante pour retirer la matière et pour accéder à l'intérieur de la cavité. Un autre avantage est que les opérations de maintenance et de réparation sont simplifiées car la plaque peut être retirée sans dommage du dispositif collecteur et sans un démontage complet de tous les éléments dans un environnement proche de l'enceinte. Avantageusement, la plaque obturatrice forme un anneau s permettant de recouvrir une face latérale du dispositif collecteur. Ce mode de réalisation comporte l'avantage de diminuer le nombre de pièces et de simplifier les opérations de maintenance et d'assemblage. Avantageusement, la plaque obturatrice est assemblée sur le dispositif collecteur par brasage ou par soudage. Ce mode de réalisation 10 assure une bonne tenue de l'ensemble. Avantageusement, le dispositif collecteur comprend un support abradable permettant d'assurer une liaison étanche avec au moins une léchette, le support étant agencé sur une première surface interne du dispositif collecteur. 15 Avantageusement, le support comporte une surface en escalier, chacune des surfaces formant un palier dudit escalier étant en contact avec une léchette de sorte que la liaison étanche forme un labyrinthe. Un avantage de la réalisation d'un tel support est d'assurer une bonne étanchéité. Le support portant le matériau abradable et le bras qui le 20 porte et qui est relié à l'enceinte sont conçus dans une seul pièce monobloc. Ce mode de réalisation permet de solidifier la structure circonférentielle et assure une meilleure tenue aux chocs, aux efforts d'inertie de la turbomachine et des efforts de frottements des léchettes. 25 Avantageusement, le dispositif collecteur comprend deux bords latéraux circonférentiels formant saillies sur la partie extérieure, les bords étant agencés de sorte à coopérer par frettage avec deux bords inférieurs d'une plateforme annulaire du distributeur. Un avantage de cette solution est d'offrir une liaison permettant de 30 maintenir un contact solidaire avec le distributeur et assure l'acheminement du fluide dans l'enceinte via une douille maintenue de part et d'autre. Les deux bords supérieurs circonférentiels permettent d'assurer une prise sandwich suffisamment stable et résistant aux efforts d'inertie de la turbomachine. 35 Un objet de l'invention concerne une turbomachine comprenant un dispositif collecteur de l'invention. Un autre objet de l'invention concerne un procédé de fabrication s d'une enceinte annulaire d'un dispositif collecteur d'une turbomachine, qui comprend : - le moulage d'une pièce par fonderie à la cire perdue ; - l'usinage de la pièce moulée formant une enceinte annulaire et comportant : 10 o au moins une première ouverture supérieure, dite entrée de l'enceinte, sur une portion supérieure de la surface externe de l'enceinte ; o au moins une seconde ouverture, dite ouverture latérale, pour réaliser la finition de l'évidement de l'enceinte et 15 effectuer les contrôles de surfaces intérieures de ladite enceinte. Un autre objet de l'invention concerne un procédé d'assemblage d'un dispositif collecteur pour turbomachine qui comprend : 20 - la fabrication d'une enceinte annulaire selon le procédé de l'invention ; - une installation d'au moins une douille dans la au moins une première entrée ; - une disposition d'au moins un support abradable sur une 25 surface inférieure externe de l'enceinte ; - une chauffe d'au moins un bord latéral supérieur formant saillie de sorte à favoriser un assemblage par frettage de l'enceinte et d'une plateforme annulaire frettée ; - un refroidissement des pièces chauffées. 30 - l'assemblage d'une plaque obturatrice de ladite au moins ouverture latérale par soudage ou par brasage. Un avantage du procédé d'assemblage est qu'il permet d'obtenir un gain de temps lors du montage d'un dispositif collecteur sur une 35 turbomachine. Notamment, il permet d'offrir une simplicité de montage accrue par le fait que moins de pièces sont nécessaires. En effet, la pièce monobloc permet d'éviter des opérations d'assemblage utilisant différentes pièces de liaisons telles que des écrous, vis ou boulons. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à s la lecture de la description détaillée qui suit, en référence aux figures annexées, qui illustrent : - figure 1 : un exemple de réalisation de l'invention comportant deux supports abradables ; - figure 2 : un exemple de réalisation de l'invention comportant un 10 unique support abradable ; - figure 3 : une vue 3D du dispositif collecteur de l'invention comprenant une plaque obturatrice. DESCRIPTION 15 La figure 1 représente une vue en coupe détaillée du dispositif collecteur 1 de l'invention. Le dispositif collecteur 1 comprend une enceinte 2 apte à recevoir un fluide 11 provenant d'un distributeur basse pression 10, 13. L'acheminement du fluide entre le distributeur 10,13 et l'enceinte 2 est 20 réalisée au moyen d'une douille 5 maintenue dans une entrée 3 de l'enceinte 2. L'enceinte 2 du dispositif collecteur 1 forme une enceinte annulaire telle représentée également en vue 3D à la figure 3. L'enceinte 2 peut comprendre au moins une entrée 3 et plus 25 généralement elle comprend une pluralité d'entrées 3 le long de sa circonférence selon la répartition des distributeurs 10, 13. Un distributeur 10, 13 comprend au moins une aube 13 et une plateforme de liaison 10. Les distributeurs 10, 13 sont agencés à intervalles réguliers tout autour de la circonférence du dispositif collecteur 1. 30 De sorte à maintenir une pluralité de douilles 5 réparties tout autour de la circonférence du dispositif collecteur 1, chaque distributeur 10, 13 comprend une liaison de maintien 14 sur la surface intérieure de la plateforme 10. La liaison de maintien 14 de la douille 5 peut être tubulaire avec un diamètre intérieur légèrement supérieur au diamètre de la douille.

Les deux pièces : la liaison tubulaire 14 et la douille 5, peuvent être ajustées de sorte à limiter le jeu entre les pièces. En outre, le dispositif collecteur 1 comprend des bords latéraux supérieurs 6, 6' circonférentiels aptes à coopérer avec les bords inférieurs s 15, 15' d'au moins un distributeur 10 par une opération de frettage. Le dispositif collecteur 1 comprend au moins une sortie de purge 4, 4' du fluide. L'enceinte 1 permet d'assurer la fonction d'injection d'air pour les 10 purges de la turbomachine des composants basse pression et haute pression et le refroidissement du rotor. A cet effet, des sorties de purge 4 d'un côté latéral du dispositif collecteur 1 sont également représentées sur la figure 3 en 3D. Selon un mode de réalisation, les sorties de purge 4, 4' peuvent être orientées selon un angle donné avec l'axe de révolution du 15 dispositif collecteur 1. Enfin, le dispositif collecteur 1 peut comprendre au moins un support inférieur 8, 8' permettant d'y fixer un matériau abradable 7, 7', les supports comprenant le matériau abradable sont également appelés « portes 20 abradables ». Par exemple, le matériau des supports peut former une structure de nid d'abeille. La figure 1 représente un mode de réalisation dans lequel deux supports 8, 8' sont présents, la figure 2 représente un mode de réalisation dans lequel un seul support est présent formant la surface extérieure du fond 25 de l'enceinte 2. Les matériaux abradables 7, 7' fixé sur les supports 8, 8' sont destinés à être en contacts avec des léchettes 12 circulaires. Les léchettes 12 ont la forme d'un anneau ayant un diamètre moindre que le diamètre le 30 plus petit de l'enceinte formant un anneau. Les léchettes 12 permettent de creuser au moins un léger sillon dans le matériau abradable. La liaison ainsi créée permet d'assurer une étanchéité de part et d'autre de chaque léchette. De manière à améliorer l'étanchéité, une pluralité de léchettes 12 peut être en contact avec la surface abradable, notamment la figure 1 35 présente deux ensemble de léchettes 12, la figure 2 ne présente qu'un ensemble de léchettes 12 en regard du support 7. Un mode de réalisation permet de créer une surface abradable dite en « forme d'escalier » de manière à former un labyrinthe et favorisant l'isolation de part et d'autre des léchettes. s L'invention concerne une enceinte 2 formée en une seule pièce monobloc. Selon un mode préféré de l'invention, les supports 8, 8', l'enceinte 2, les bords supérieurs circonférentiels 6, 6', les ouvertures de purges 4, 4' et l'entrée 3 sont réalisés dans une unique pièce monobloc. On appelle dans ce 10 cas indifféremment la pièce monobloc ou l'enceinte monobloc. Cette solution permet de limiter de façon importante la masse de la pièce, notamment en supprimant tous les composants d'assemblage tels que les vis et les écrous ainsi que les surépaisseurs des zones de brides. 15 Le montage est alors simplifié et s'effectue uniquement par chauffe de la pièce dans les zones de frettage, c'est-à-dire des bords supérieurs latéraux circonférentiels 6, 6'. 20 Selon un mode de réalisation, l'enceinte 2 monobloc comprend au moins une ouverture latérale 30 représentée soit en vue de coupe sur la figure 2 soit en vue 3D sur la figure 3, elle forme au moins un ajoure. Selon un mode de réalisation, une pluralité d'ouvertures latérales est réalisée sur au moins une face latérale de l'enceinte. 25 Les ajoures permettent de mener à bien la fabrication de l'enceinte, notamment de la cavité intérieure lors de la finition. En outre, les ajoures permettent d'effectuer plus facilement des opérations de contrôles, de test et de maintenance. Selon un mode de réalisation, ces ajoures sont bouchées par 30 brasage ou soudage par au moins une plaque obturatrice. Selon les variantes de réalisation, la plaque 31 peut être dans un premier cas, comme représentée à la figure 3, c'est à dire circonférentielle et recouvrir une surface annulaire latérale de l'enceinte.

Selon un second cas, une pluralité de plaques peut être disposée de sorte à obstruer les ouvertures latérales 30, lorsque ces dernières sont réparties tout autour de la surface latérale de l'enceinte 2. Ces plaques 31 permettent d'assurer l'étanchéité des enceintes s sous le distributeur 10, 13 basse pression. L'invention concerne également un procédé de fabrication de la pièce monobloc dont l'enceinte ainsi qu'un procédé d'assemblage du dispositif collecteur 1.

10 Le montage sur le distributeur basse pression 10 s'effectue à l'aide de la chauffe d'une ou de plusieurs zones frettée(s) correspondant aux bords supérieurs latéraux circonférentiels. Dans un mode de réalisation, le montage est effectué en chauffant un bord supérieur circonférentiel tel que le 15 bord 6 ou le bord 6'. Le bord se dilatant, il permet l'insertion de la plateforme 10 du distributeur 10, 13 entre les bords supérieurs 6, 6' du dispositif collecteur 1. Lors du refroidissement des zones chauffées, le contact des bords d'une part 15 et 6 et d'autre part des bords 15' et 6' permettent un maintien stable de la plateforme 10 du distributeur sur le dispositif collecteur 20 1. Le niveau de chauffe à mettre en place est fonction du rayon des zones de frettages, ainsi que du niveau de frettage désiré. L'invention permet donc un gain de masse, de coût, de temps et 25 de simplicité de l'assemblage du dispositif collecteur.

Claims

REVENDICATIONS1. Dispositif collecteur (1) pour turbomachine, ledit dispositif comportant : - au moins une première entrée (3) d'un fluide (11) provenant d'un distributeur basse pression ; - une enceinte (2) annulaire apte à recevoir ledit fluide (11) et; - au moins une sortie de purge (4, 4') du fluide (11), caractérisé en ce que l'enceinte (2) est constituée d'une pièce monobloc.
2. Dispositif collecteur (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une douille (5) apte à coopérer avec ladite au moins une première entrée (3), la douille acheminant ledit fluide (11) dans la cavité (2).
3. Dispositif collecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce qu'il comprend : - au moins une ouverture latérale (30) pour le contrôle de l'intérieur de la pièce et ; - au moins une plaque (31) obturatrice permettant de recouvrir ladite au moins une ouverture latérale (30).
4. Dispositif collecteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la plaque obturatrice (31) forme un anneau permettant de recouvrir une face latérale du dispositif collecteur (1).
5. Dispositif collecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend un support (7, 7') abradable permettant d'assurer une liaison étanche avec au moins une léchette (12), le support (7, 7') étant agencé sur une première surface interne du dispositif collecteur (1).
6. Dispositif collecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend deux bords latéraux circonférentiels (6, 6') formant saillies sur la partie extérieure agencés de sorte à coopérer par frettage avec deux bords inférieurs d'une plateforme annulaire du distributeur (10).
7. Turbomachine caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif collecteur (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6.
8. Procédé de fabrication d'une enceinte annulaire (2) d'un dispositif collecteur (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 d'une 10 turbomachine, caractérisé qu'il comprend : - le moulage d'une pièce par fonderie à la cire perdue ; - l'usinage de la pièce moulée formant une enceinte annulaire (2) et comportant : o au moins une première entrée (3) supérieure sur une 15 portion supérieure de la surface externe de l'enceinte (2); o au moins une ouverture latérale (30) pour réaliser la finition de l'évidement de l'enceinte et effectuer les contrôles de surfaces intérieures de ladite enceinte (2). 20
9. Procédé d'assemblage d'un dispositif collecteur pour turbomachine, caractérisé en ce qu'il comprend : - la fabrication d'une enceinte annulaire (2) selon le procédé de la revendication 8; 25 - une installation d'au moins une douille (5) dans la au moins une première entrée (3) ; - une disposition d'au moins un support abradable (7) sur une surface inférieure externe de l'enceinte (2) ; - une chauffe d'au moins un bord latéral supérieur formant saillie 30 de sorte à favoriser un assemblage par frettage de l'enceinte (2) et d'une plateforme annulaire (10) fretté ; - un refroidissement des pièces chauffées.
10. Procédé d'assemblage d'un dispositif collecteur pour turbomachine selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend en outre : - l'assemblage d'une plaque obturatrice (31) de ladite au moins ouverture latérale (30) par soudage ou par brasage.