Arrière-plan de l'invention

Le domaine d'application de l'invention est notamment celui des moteurs aéronautiques à turbine à gaz. L'invention est toutefois applicable à d'autres turbomachines, par exemple des turbines industrielles.

Les matériaux composites à matrice céramique, ou CMC, sont connus pour conserver leurs propriétés mécaniques à des températures élevées, ce qui les rend aptes à constituer des éléments de structure chaude.

Dans des moteurs aéronautiques à turbine à gaz, l'amélioration du rendement et la réduction de certaines émissions polluantes conduisent à rechercher un fonctionnement à des températures toujours plus élevées. Dans le cas d'ensembles d'anneau de turbine entièrement métalliques, il est nécessaire de refroidir tous les éléments de l'ensemble et en particulier l'anneau de turbine qui est soumis à des flux très chauds, typiquement supérieurs à la température supportable par le matériau métallique. Ce refroidissement a un impact significatif sur la performance du moteur puisque le flux de refroidissement utilisé est prélevé sur le flux principal du moteur. En outre, l'utilisation de métal pour l'anneau de turbine limite les possibilités d'augmenter la température au niveau de la turbine, ce qui permettrait pourtant d'améliorer les performances des moteurs aéronautiques.

C'est pourquoi l'utilisation de CMC pour différentes parties chaudes des moteurs a déjà été envisagée, d'autant que les CMC présentent comme avantage complémentaire une masse volumique inférieure à celle de métaux réfractaires traditionnellement utilisés.

Ainsi, la réalisation de secteurs d'anneau de turbine en une seule pièce en CMC est notamment décrite dans le document US 2012/0027572. Les secteurs d'anneau comportent une base annulaire dont la face interne définit la face interne de l'anneau de turbine et une face externe à partir de laquelle s'étendent deux parties formant pattes dont les extrémités sont engagées dans des logements d'une structure métallique de support d'anneau. L'utilisation de secteurs d'anneau en CMC permet de réduire significativement la ventilation nécessaire au refroidissement de l'anneau de turbine. Toutefois, le maintien en position des secteurs d'anneau demeure un problème en particulier vis-à-vis des dilatations différentielles qui peuvent se produire entre la structure métallique de support et les secteurs d'anneau en CMC. En outre, une autre problématique réside dans les contraintes engendrées par les déplacements imposés. Par ailleurs, le maintien en position des secteurs d'anneau doit être assuré même en cas de contact entre le sommet d'une aube d'une roue mobile et la face interne des secteurs d'anneau.

Objet et résumé de l'invention

L'invention vise à éviter de tels inconvénients et propose à cet effet un ensemble d'anneau de turbine comprenant une pluralité de secteurs d'anneau en matériau composite à matrice céramique formant un anneau de turbine et une structure de support d'anneau comportant une première et une deuxième brides annulaires, chaque secteur d'anneau ayant une partie formant base annulaire avec une face interne définissant la face interne de l'anneau de turbine et une face externe à partir de laquelle s'étendent radialement une première et une deuxième pattes, les pattes de chaque secteur d'anneau étant maintenues entre les deux brides annulaires de la structure de support d'anneau, les première et deuxième pattes des secteurs d'anneau comportant chacune une rainure annulaire sur sa face en regard respectivement de la première bride annulaire et de la deuxième bride annulaire de la structure de support d'anneau, les première et deuxième brides annulaires de la structure de support d'anneau comprenant chacune une saillie annulaire sur sa face en regard d'une des pattes de secteurs d'anneau, la saillie annulaire de la première bride étant logée dans la rainure annulaire de la première patte de chaque secteur d'anneau tandis que la saillie annulaire de la deuxième bride est logée dans la rainure annulaire de la deuxième patte de chaque secteur d'anneau, u moins un élément élastique étant interposé entre la saillie annulaire de la première bride et la rainure annulaire de la première patte et entre la saillie annulaire de la deuxième bride et la rainure annulaire de la deuxième patte. Chaque élément élastique est interposé entre la paroi supérieure des rainures présentes sur la première patte, respectivement sur la deuxième patte, des secteurs d'anneau et la paroi supérieure de la saillie annulaire de la première bride, respectivement de la deuxième bride, de la structure d'anneau, ou chaque élément élastique est interposé entre la paroi inférieure des rainures présentes sur la première patte, respectivement sur la deuxième patte, des secteurs d'anneau et la paroi inférieure de la saillie annulaire de la première bride, respectivement de la deuxième bride, de la structure d'anneau.

En utilisant la géométrie d'accrochage des secteurs d'anneau définie ci-avant et en interposant un élément élastique entre les saillies des brides et les rainures des pattes de secteurs d'anneau, on assure un maintien en position des secteurs d'anneau même en cas de dilatations différentielles entre les secteurs et la structure de support, ces dernières étant compensés par l'élasticité du maintien.

Selon un mode de réalisation de l'ensemble d'anneau de turbine selon l'invention, chaque élément élastique est formé d'un jonc annulaire fendu monté précontraint élastiquement entre une des saillies annulaires et la rainure correspondante.

Selon un autre mode de réalisation de l'ensemble d'anneau de turbine selon l'invention, chaque élément élastique est formé d'au moins une bande d'un matériau rigide présentant une forme ondulée. L'élément élastique peut être dans ce cas formé d'une tôle ondulée.

Selon une caractéristique particulière de l'ensemble d'anneau de turbine de l'invention, les saillies des deux brides annulaires de la structure de support d'anneau exercent une contrainte sur les rainures annulaires des pattes des secteurs d'anneau, une des brides de la structure de support d'anneau étant élastiquement déformable dans la direction axiale de l'anneau de turbine.

En maintenant les secteurs d'anneau entre des brides exerçant via des saillies une contrainte sur les pattes des secteurs, et ce, avec une des brides de la structure de support d'anneau étant élastiquement déformable, on améliore encore le contact et, par conséquent, l'étanchéité entre les brides et les pattes même lorsque ces éléments sont soumis à de hautes températures. En effet, l'élasticité d'une des brides de la structure d'anneau permet de compenser les dilatations différentielles entre les pattes des secteurs d'anneau en CMC et les brides de la structure de support d'anneau en métal sans augmenter significativement la contrainte exercée « à froid » par les brides sur les pattes des secteurs d'anneau.

La bride élastiquement déformable de la structure de support d'anneau peut notamment présenter une épaisseur inférieure à celle de l'autre bride de ladite structure de support d'anneau.

Selon un autre aspect de l'ensemble d'anneau de turbine selon l'invention, celui-ci comprend en outre une pluralité de pions engagés à la fois dans au moins une des brides annulaires de la structure de support d'anneau et les pattes des secteurs d'anneau en regard de ladite au moins bride annulaire. Les pions permettent de bloquer la rotation éventuelle des secteurs d'anneau dans la structure de support d'anneau.

Selon un autre aspect de l'ensemble d'anneau de turbine selon l'invention, la bride élastiquement déformable de la structure de support d'anneau comporte une pluralité de crochets répartis sur sa face opposée à celle en regard des pattes des secteurs d'anneau. La présence des crochets permet de faciliter l'écartement de la bride élastiquement déformable pour l'insertion des pattes des secteurs d'anneau entre les brides sans avoir à glisser en force les pattes entre les brides.

Selon un autre mode de réalisation de l'ensemble d'anneau de turbine selon l'invention, la structure de support d'anneau comprend un flasque annulaire de rétention monté sur le carter de turbine, le flasque annulaire de rétention comportant un voile annulaire formant une des brides de la structure de support d'anneau. Le flasque comprend une première série de dents réparties de manière circonférentielle sur ledit flasque tandis que le carter de turbine comprend une deuxième série de dents réparties de manière circonférentielle sur ledit carter, les dents de la première série de dents et les dents de la deuxième série de dents formant un crabotage circonférentiel. Cette liaison par crabotage permet un montage et un démontage aisé des secteurs d'anneau.

Selon un autre aspect de l'ensemble d'anneau de turbine selon l'invention, le carter de turbine comprend un bossage annulaire s'étendant entre une virole du carter et le flasque de la structure d'anneau. On empêche ainsi les fuites amont-aval entre la carter et le flasque. Brève description des dessins.

L'invention sera mieux comprise à la lecture faite ci-après, à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels :

- la figure 1 est une vue en demi-coupe radiale montrant un mode de réalisation d'un ensemble d'anneau de turbine selon l'invention ;

- les figures 2 à 4 montrent schématiquement le montage d'un secteur d'anneau dans la structure de support d'anneau de l'ensemble d'anneau de la figure 1 ;

- la figure 5 est une vue partielle en demi-coupe montrant une variante de réalisation de l'ensemble d'anneau de turbine de la figure 1 ;

- la figure 6 est une vue en demi-coupe radiale montrant un mode de réalisation d'un ensemble d'anneau de turbine selon l'invention ;

- les figures 7 à 11 montrent schématiquement le montage d'un secteur d'anneau dans la structure de support d'anneau de l'ensemble d'anneau de la figure 6 ;

- la figure 12 est une vue schématique en perspective du flasque des figures 6 et 8 à 11. Description détaillée de modes de réalisation

La figure 1 montre un ensemble d'anneau de turbine haute pression comprenant un anneau de turbine 1 en matériau composite à matrice céramique (CMC) et une structure métallique de support d'anneau 3. L'anneau de turbine 1 entoure un ensemble de pales rotatives 5. L'anneau de turbine 1 est formé d'une pluralité de secteurs d'anneau 10, la figure 1 étant une vue en coupe radiale selon un plan passant entre deux secteurs d'anneaux contigus. La flèche DA indique la direction axiale par rapport à l'anneau de turbine 1 tandis que la flèche DR indique la direction radiale par rapport à l'anneau de turbine 1.

Chaque secteur d'anneau 10 a une section sensiblement en forme de π inversé avec une base annulaire 12 dont la face interne revêtue d'une couche 13 de matériau abradable définit la veine d'écoulement de flux gazeux dans la turbine. Des pattes amont et aval 14, 16 s'étendent à partir de la face externe de la base annulaire 12 dans la direction radiale DR. Les termes "amont" et "aval" sont utilisés ici en référence au sens d'écoulement du flux gazeux dans la turbine (flèche F). La structure de support d'anneau 3 qui est solidaire d'un carter de turbine 30 comprend une bride radiale amont annulaire 32 comportant une saillie 34 sur sa face en regard des pattes amont 14 des secteurs d'anneau 10, la saillie 34 étant logée dans une rainure annulaire 140 présente sur la face externe 14a des pattes amont 14. Du côté aval, la structure de support d'anneau comprend une bride radiale aval annulaire 36 comportant une saillie 38 sur sa face en regard des pattes aval 16 des secteurs d'anneau 10, la saillie 38 étant logée dans une rainure annulaire 160 présente sur la face externe 16a des pattes aval 16.

Comme expliqué ci-après en détails, les pattes 14 et 16 de chaque secteur d'anneau 10 sont montées en précontrainte entre les brides annulaires 32 et 36 de manière à ce que les brides exercent, au moins à « froid », c'est-à-dire à une température ambiante d'environ 25°C, une contrainte sur les pattes 14 et 16.

Par ailleurs, dans l'exemple décrit ici, les secteurs d'anneau 10 sont en outre maintenus par des pions de blocage. Plus précisément et comme illustré sur la figure 1, des pions 40 sont engagés à la fois dans la bride radiale amont annulaire 32 de la structure de support d'anneau 3 et dans les pattes amont 14 des secteurs d'anneau 10. A cet effet, les pions 40 traversent chacun respectivement un orifice 33 ménagé dans la bride radiale amont annulaire 32 et un orifice 15 ménagé dans chaque patte amont 14, les orifices 33 et 15 étant alignés lors du montage des secteurs d'anneau 10 sur la structure de support d'anneau 3. De même, des pions 41 sont engagés à la fois dans la bride radiale aval annulaire 36 de la structure de support d'anneau 3 et dans les pattes aval 16 des secteurs d'anneau 10. A cet effet, les pions 41 traversent chacun respectivement un orifice 37 ménagé dans la bride radiale aval annulaire 36 et un orifice 17 ménagé chaque patte aval 16, les orifices 37 et 17 étant alignés lors du montage des secteurs d'anneau 10 sur la structure de support d'anneau 3.

En outre, l'étanchéité inter-secteurs est assurée par des languettes d'étanchéité logées dans des rainures se faisant face dans les bords en regard de deux secteurs d'anneau voisin. Une languette 22a s'étend sur presque toute la longueur de la base annulaire 12 dans la partie médiane de celle-ci. Une autre languette 22b s'étend le long de la patte 14 et sur une partie de la base annulaire 12. Une autre languette 22c s'étend le long de la patte 16. A une extrémité, la languette 22c vient en butée sur la languette 22a et sur la languette 22b. Les languettes 22a, 22b, 22c sont par exemple métalliques et sont montées avec jeu à froid dans leurs logements afin d'assurer la fonction d'étanchéité aux températures rencontrées en service.

De façon classique, des orifices de ventilation 32a formés dans la bride 32 permettent d'amener de l'air de refroidissement du côté extérieur de l'anneau de turbine 10.

Conformément à la présente invention, au moins un élément élastique est interposé entre chaque saillie des brides annulaires de la structure de support d'anneau et chaque rainure annulaire des pattes des secteurs d'anneau. Plus précisément, dans le mode de réalisation décrit ici, un jonc annulaire fendu 60 est interposé entre la paroi supérieure 142 de la rainure 140 présente sur la face externe 14a des pattes amont 14 des secteurs d'anneau 10 et la face supérieure 34c de la saillie 34 de la bride radiale amont annulaire 32 tandis qu'un jonc annulaire fendu 70 est interposé entre la paroi supérieure 162 de la rainure 160 présente sur la face externe 16a des pattes aval 16 des secteurs d'anneau 10 et la face supérieure 38c de la saillie 38 de la bride radiale aval annulaire 36. Les joncs annulaires fendus 60 et 70 constituent des éléments élastiques en ce qu'ils présentent à l'état libre, c'est-à-dire avant montage, un rayon supérieur au rayon défini par les parois supérieures 142 et 162 respectivement des rainures annulaires 140 et 160. Les joncs annulaires fendus 60 et 70 peuvent être réalisés par exemple en alliage René 41. Avant montage, une contrainte élastique est appliquée aux joncs 60 et 70 pour les resserrer sur eux-mêmes et diminuer leur rayon afin de les insérer dans les rainures 140 et 160. Une fois placé dans les rainures 140 et 160, les joncs 60 et 70 se détendent et se plaquent contre les parois supérieures 142 et 162 des rainures annulaires 140 et 160. Les joncs 60 et 70 assurent ainsi un maintien en position des secteurs d'anneau 10 sur la structure de support d'anneau 3. Plus précisément, les joncs 60 et 70 exercent une force de maintien Fm sur les secteurs d'anneau 10 qui est dirigée dans la direction radiale DR et qui permet d'assurer un contact, d'une part, entre la paroi inférieure 143 de la rainure 140 de la patte amont 14 et la face inférieure 34b de la saillie 34 de la bride radiale amont annulaire 32, et, d'autre part, entre la paroi inférieure 163 de la rainure 160 de la patte amont 16 et la face inférieure 38b de la saillie 38 de la bride radiale aval annulaire 36 (Figure 1).

On décrit maintenant un procédé de réalisation d'un ensemble d'anneau de turbine correspondant à celui représenté sur la figure 1.

Chaque secteur d'anneau 10 décrit ci-avant est réalisé en matériau composite à matrice céramique (CMC) par formation d'une préforme fibreuse ayant une forme voisine de celle du secteur d'anneau et densification du secteur d'anneau par une matrice céramique.

Pour la réalisation de la préforme fibreuse, on peut utiliser des fils en fibres céramique, par exemple des fils en fibres SiC tels que ceux commercialisés par la société japonaise Nippon Carbon sous la dénomination "Nicalon", ou des fils en fibres de carbone.

La préforme fibreuse est avantageusement réalisée par tissage tridimensionnel, ou tissage multicouches avec aménagement de zones de déliaison permettant d'écarter les parties de préformes correspondant aux pattes 14 et 16 des secteurs 10.

Le tissage peut être de type interlock, comme illustré. D'autres armures de tissage tridimensionnel ou multicouches peuvent être utilisées comme par exemple des armures multi-toile ou multi-satin. On pourra se référer au document WO 2006/136755.

Après tissage, l'ébauche peut être mise en forme pour obtenir une préforme de secteur d'anneau qui est consolidée et densifiée par une matrice céramique, la densification pouvant être réalisée notamment par infiltration chimique en phase gazeuse (CVI) qui est bien connue en soi.

Un exemple détaillé de fabrication de secteurs d'anneau en

CMC est notamment décrit dans le document US 2012/0027572.

La structure de support d'anneau 3 est quant à elle réalisée en un matériau métallique tel qu'un alliage Waspaloy® ou inconel 718.

La réalisation de l'ensemble d'anneau de turbine se poursuit par le montage des secteurs d'anneau 10 sur la structure de support d'anneau 3. Comme illustré sur la figure 2, l'écartement E entre l'extrémité 34a de la saillie annulaire 34 de la bride radiale amont annulaire 32 et l'extrémité 38a de la saillie annulaire 38 de la bride radiale aval annulaire 36 au « repos », c'est-à-dire lorsqu'aucun secteur d'anneau est monté entre les brides, est inférieur à la distance D présente entre les fonds 141 et 161 des rainures annulaires 140 et 160 respectivement des pattes amont et aval 14 et 16 des secteurs d'anneau.

En définissant un écartement E entre les saillies des brides de la structure de support d'anneau inférieur à la distance D entre les fonds des rainures des pattes de chaque secteur d'anneau, il est possible de monter les secteurs d'anneau en précontrainte entre les brides de la structure de support d'anneau. Toutefois, afin de ne pas endommager les pattes des secteurs d'anneau en CMC lors du montage et conformément à l'invention, la structure de support d'anneau comprend au moins une bride annulaire qui est élastiquement déformable dans la direction axiale DA de l'anneau. Dans l'exemple décrit ici, c'est la bride radiale aval annulaire 36 qui est élastiquement déformable. En effet, la bride radiale aval annulaire 36 de la structure de support d'anneau 3 présente une épaisseur réduite par rapport à la bride radiale amont annulaire 32, ce qui lui confère une certaine élasticité.

Avant le montage des secteurs d'anneau 10 sur la structure de support d'anneau 3, les joncs fendus 60 et 70 sont respectivement placés contre les parois supérieures 34c et 38c des saillies 34 et 38 des brides radiales annulaires 32 et 36.

On monte ensuite les secteurs d'anneau 10 les uns après les autres sur la structure de support d'anneau 3. Lors du montage d'un secteur d'anneau 10, la bride radiale aval annulaire 36 est tirée dans la direction DA comme montré sur les figures 3 et 4 afin d'augmenter l'écartement entre les brides 32 et 36 et permettre l'insertion des saillies 34 et 38 présentes respectivement sur les brides 32 et 36 dans les rainures 140 et 160 présentes sur les pattes 14 et 16 sans risque d'endommagement du secteur d'anneau 10. Une fois les saillies 34 et 38 des brides 14 et 16 insérées dans les rainures 140 et 160 des pattes 14 et 16 et lesdites pattes 14 et 16 positionnées de manière à aligner les orifices 33 et 15, d'une part, et 17 et 37 d'autre part, la bride 36 est relâchée. Les saillies 34 et 38 respectivement des brides 32 et 36 exercent alors une contrainte axiale (direction DA) de maintien sur les pattes 14 et 16 du secteur d'anneau tandis que les joncs 60 et 70 exercent une contrainte radiale (direction DR) sur les pattes 14 et 16 des secteurs . Afin de faciliter l'écartement par traction de la bride radiale aval annulaire 36, celle-ci comporte une pluralité de crochets 39 répartis sur sa face 36a, face qui est opposée à la face 36b de la bride 36 en regard des pattes aval 16 des secteurs d'anneau 10 (figure 3). La traction dans la direction axiale DA de l'anneau exercée sur la bride 36 élastiquement déformable est ici réalisée au moyen d'un outil 50 comprenant au moins un bras 51 dont l'extrémité comporte un crochet 510 qui est engagé dans un crochet 39 présent sur la face externe 36a de la bride 36.

Le nombre de crochets 39 répartis sur la face 36a de la bride 36 est défini en fonction du nombre de points de traction que l'on souhaite avoir sur la bride 36. Ce nombre dépend principalement du caractère élastique de la bride. D'autres formes et dispositions de moyens permettant d'exercer une traction dans la direction axiale DA sur une des brides de la structure de support d'anneau peuvent bien entendu être envisagées dans le cadre de la présente invention.

Une fois le secteur d'anneau 10 inséré et positionné entre les brides 32 et 36, des pions 40 sont engagés dans les orifices alignés 33 et 15 ménagés respectivement dans la bride radiale amont annulaire 32 et dans la patte amont 14, et des pions 41 sont engagés dans les orifices alignés 37 et 17 ménagés respectivement dans la bride radiale aval annulaire 36 et dans la patte aval 16. Chaque patte 14 ou 16 de secteur d'anneau peut comporter un ou plusieurs orifices pour le passage d'un pion de blocage.

Dans une variante de réalisation, les joncs 60 et 70 peuvent être placés entre la paroi inférieure des rainures des pattes des secteurs d'anneau et la face inférieure des saillie des brides radiales annulaires. La figure 5 illustre cette variante de réalisation pour les pattes amont 14 des secteurs d'anneau 10 et la bride radiale amont annulaire 32 de la structure de support d'anneau 3. Sur la figure 5, le jonc 60 est placé entre la paroi inférieure 143 de la rainure 140 de la patte amont 14 du secteur d'anneau 10 et la face inférieure 34b de la saillie 34 de la bride radiale amont annulaire 32. Le jonc 60 exerce une force de maintien Fm qui est dirigée dans la direction radiale DR et qui permet d'assurer un contact, d'une part, entre la paroi supérieure 142 de la rainure 140 de la patte amont 14 et la face supérieure 34c de la saillie 34 de la bride radiale amont annulaire 32.

La figure 6 montre un ensemble d'anneau de turbine haute pression conformément à un autre mode de réalisation de l'invention. Comme décrite précédemment l'ensemble d'anneau de turbine haute pression comprend un anneau de turbine 101 en matériau composite à matrice céramique (CMC) et une structure métallique de support d'anneau 103. L'anneau de turbine 101 entoure un ensemble de pales rotatives 105. L'anneau de turbine 101 est formé d'une pluralité de secteurs d'anneau 110, la figure 6 étant une vue en coupe radiale selon un plan passant entre deux secteurs d'anneaux contigus. La flèche DA indique la direction axiale par rapport à l'anneau de turbine 101 tandis que la flèche DR indique la direction radiale par rapport à l'anneau de turbine 101.

Chaque secteur d'anneau 110 a une section sensiblement en forme de π inversé avec une base annulaire 112 dont la face interne revêtue d'une couche 113 de matériau abradable définit la veine d'écoulement de flux gazeux dans la turbine. Des pattes amont et aval 114, 116 s'étendent à partir de la face externe de la base annulaire 12 dans la direction radiale DR. Les termes "amont" et "aval" sont utilisés ici en référence au sens d'écoulement du flux gazeux dans la turbine (flèche F).

La structure de support d'anneau 103 est formée de deux parties, à savoir une première partie correspondant à une bride radiale amont annulaire 132 qui est de préférence formée intégralement avec un carter de turbine 130 et une deuxième partie correspondant à un flasque annulaire de rétention 150 monté sur le carter de turbine 130. La bride radiale amont annulaire 132 comporte une saillie 134 sur sa face en regard des pattes amont 114 des secteurs d'anneau 110, la saillie 134 est logée dans une rainure annulaire 1140 présente sur la face externe 114a des pattes amont 114. Du côté aval, le flasque 150 comporte un voile annulaire 157 qui forme une bride radiale aval annulaire 154 comportant une saillie 155 sur sa face en regard des pattes aval 116 des secteurs d'anneau 110, la saillie étant logée dans une rainure annulaire 160 présente sur la face externe 116a des pattes aval 116. Le flasque 150 comprend un corps annulaire 151 s'étendant axialement et comprenant, du côté amont, le voile annulaire 157 et, du côté aval, une première série de dents 152 réparties de manière circonférentielle sur le flasque 150 et espacées les unes des autres par des premiers passages d'engagement 153 (figures 9 et 12). Le carter de turbine 130 comporte du côté aval une deuxième série de dents 135 s'étendant radialement depuis la surface interne de la virole 138 du carter de turbine 130. Les dents 135 sont réparties de manière circonférentielle sur la surface interne 138a de la virole 138 et espacées les unes des autres par des deuxièmes passages d'engagement 136 (figure 9). Les dents 152 et 135 coopèrent entre elles pour former un crabotage circonférentiel.

Comme expliqué ci-après en détails, les pattes 114 et 116 de chaque secteur d'anneau 110 sont montées en précontrainte entre les brides annulaires 132 et 154 de manière à ce que les brides exercent, au moins à « froid », c'est-à-dire à une température ambiante d'environ 25°C, une contrainte sur les pattes 114 et 116.

Par ailleurs, dans l'exemple décrit ici, les secteurs d'anneau 110 sont en outre maintenus par des pions de blocage. Plus précisément et comme illustrés sur la figure 6, des pions 140 sont engagés à la fois dans la bride radiale amont annulaire 132 de la structure de support d'anneau 103 et dans les pattes amont 114 des secteurs d'anneau 110. A cet effet, les pions 140 traversent chacun respectivement un orifice 133 ménagé dans la bride radiale amont annulaire 132 et un orifice 115 ménagé dans chaque patte amont 114, les orifices 133 et 115 étant alignés lors du montage des secteurs d'anneau 110 sur la structure de support d'anneau 103. De même, des pions 141 sont engagés à la fois dans la bride radiale aval annulaire 154 du flasque 150 et dans les pattes aval 116 des secteurs d'anneau 110. A cet effet, les pions 141 traversent chacun respectivement un orifice 156 ménagé dans la bride radiale aval annulaire 154 et un orifice 117 ménagé chaque patte aval 116, les orifices 156 et 117 étant alignés lors du montage des secteurs d'anneau 110 sur la structure de support d'anneau 103.

En outre, l'étanchéité inter-secteurs est assurée par des languettes d'étanchéité logées dans des rainures se faisant face dans les bords en regard de deux secteurs d'anneau voisin. Une languette 122a s'étend sur presque toute la longueur de la base annulaire 112 dans la partie médiane de celle-ci. Une autre languette 122b s'étend le long de la patte 114 et sur une partie de la base annulaire 112. Une autre languette 122c s'étend le long de la patte 116. A une extrémité, la languette 122c vient en butée sur la languette 122a et sur la languette 122b. Les languettes 122a, 122b, 122c sont par exemple métalliques et sont montées avec jeu à froid dans leurs logements afin d'assurer la fonction d'étanchéité aux températures rencontrées en service. De façon classique, des orifices de ventilation 132a formés dans la bride 132 permettent d'amener de l'air de refroidissement du côté extérieur de l'anneau de turbine 110.

En outre, l'étanchéité entre l'amont et l'aval de l'ensemble d'anneau de turbine est assurée par un bossage annulaire 131 s'étendant radialement depuis la surface interne 138a de la virole 138 du carter de turbine 103 et dont l'extrémité libre est en contact avec la surface du corps 151 du flasque 150.

Conformément à la présente invention, au moins un élément élastique est interposé entre chaque saillie des brides annulaires de la structure de support d'anneau et chaque rainure annulaire des pattes des secteurs d'anneau. Plus précisément, dans le mode de réalisation décrit ici, une tôle ondulée annulaire fendue 170 est interposée entre la paroi supérieure 1142 de la rainure 1140 présente sur la face externe 114a des pattes amont 114 des secteurs d'anneau 110 et la face supérieure 134c de la saillie 134 de la bride radiale amont annulaire 132 tandis qu'une tôle ondulée annulaire fendue 180 est interposée entre la paroi supérieure 1162 de la rainure 1160 présente sur la face externe 116a des pattes aval 116 des secteurs d'anneau 110 et la face supérieure 155c de la saillie 155 de la bride radiale aval annulaire 154. Les tôles ondulées annulaires 170 et 180 constituent des éléments élastiques. Elles peuvent être notamment réalisées en matériau métallique tel qu'un alliage René 41 ou en matériau composite tel qu'un matériau de type A500 constitué d'un renfort en fibres de carbone densifié par une matrice autocicatrisante SiC/B. Les tôles ondulées 170 et 180 sont alternativement en contact avec les rainures annulaires 1140 et 1160 et les saillies 134 et 155. Les tôles ondulées 170 et 180 assurent ainsi un maintien en position des secteurs d'anneau 110 sur la structure de support d'anneau 103. Plus précisément, les tôles ondulées 170 et 180 assurent un maintien élastique des secteurs d'anneau 110 dans la direction radiale DR par des points de contact alternés, d'une part, entre la paroi supérieure 1142 de la rainure 1140 de la patte amont 114 et la face supérieure 134c de la saillie 134 de la bride radiale amont annulaire 132 (pour la tôle 170), et, d'autre part, entre la paroi supérieure 1162 de la rainure 1160 de la patte amont 116 et la face supérieure 155c de la saillie 155 de la bride radiale aval annulaire 154 (pour la tôle 180).

On décrit maintenant un procédé de réalisation d'un ensemble d'anneau de turbine correspondant à celui représenté sur la figure 6.

Chaque secteur d'anneau 110 décrit ci-avant est réalisé en matériau composite à matrice céramique (CMC) par formation d'une préforme fibreuse ayant une forme voisine de celle du secteur d'anneau et densification du secteur d'anneau par une matrice céramique.

Pour la réalisation de la préforme fibreuse, on peut utiliser des fils en fibres céramique, par exemple des fils en fibres SiC tels que ceux commercialisés par la société japonaise Nippon Carbon sous la dénomination "Nicalon", ou des fils en fibres de carbone.

La préforme fibreuse est avantageusement réalisée par tissage tridimensionnel, ou tissage multicouches avec aménagement de zones de déliaison permettant d'écarter les parties de préformes correspondant aux pattes 114 et 116 des secteurs 110.

Le tissage peut être de type interlock, comme illustré. D'autres armures de tissage tridimensionnel ou multicouches peuvent être utilisées comme par exemple des armures multi-toile ou multi-satin. On pourra se référer au document WO 2006/136755.

Après tissage, l'ébauche peut être mise en forme pour obtenir une préforme de secteur d'anneau qui est consolidée et densifiée par une matrice céramique, la densification pouvant être réalisée notamment par infiltration chimique en phase gazeuse (CVI) qui est bien connue en soi.

Un exemple détaillé de fabrication de secteurs d'anneau en CMC est notamment décrit dans le document US 2012/0027572.

La structure de support d'anneau 103 est quant à elle réalisée en un matériau métallique tel qu'un alliage Waspaloy® ou inconel 718.

La réalisation de l'ensemble d'anneau de turbine se poursuit par le montage des secteurs d'anneau 110 sur la structure de support d'anneau 103. Comme illustré sur les figures 7 et 8, les secteurs d'anneau 110 sont d'abord fixés par leur patte amont 114 à la bride radiale amont annulaire 132 de la structure de support d'anneau 103 par des pions 140 qui sont engagés dans les orifices alignés 133 et 115 ménagés respectivement dans la bride radiale amont annulaire 132 et dans la patte amont 114, la tôle ondulée annulaire 170 ayant été préalablement placée contre la face supérieure 134c de la saillie 134 de la bride radiale amont annulaire 132. La saillie 134 présente sur la bride 132 est engagée dans les rainures 1140 présentes sur les pattes 114. Une fois tous les secteurs d'anneau 110 ainsi fixés à la bride radiale amont annulaire 132, on procède à l'assemblage par crabotage du flasque annulaire de rétention 150 entre le carter de turbine 103 et les pattes aval 116 des secteurs d'anneau 110. Conformément au mode de réalisation décrit ici, l'écartement E entre la bride radiale amont annulaire 154 formée par le voile annulaire 157 du flasque 150 et la surface externe 152a des dents 152 dudit flasque est supérieur à la distance D présente entre le fond 1161 des rainures 1160 des pattes aval 116 des secteurs d'anneau et la face interne 135b des dents 135 présentes sur le carter de turbine 130 (figure 8).

En définissant un écartement E entre la bride radiale amont annulaire et la surface externe des dents du flasque supérieur à la distance D entre le fond des rainures des pattes aval des secteurs d'anneau et la face interne des dents présentes sur le carter de turbine, il est possible de monter les secteurs d'anneau en précontrainte entre les brides de la structure de support d'anneau. Toutefois, afin de ne pas endommager les pattes des secteurs d'anneau en CMC lors du montage et conformément à l'invention, la structure de support d'anneau comprend au moins une bride annulaire qui est élastiquement déformable dans la direction axiale DA de l'anneau. Dans l'exemple décrit ici, c'est la bride radiale aval annulaire 154 présente sur le flasque 150 qui est élastiquement déformable. En effet, le voile annulaire 157 formant la bride radiale aval annulaire 154 de la structure de support d'anneau 103 présente une épaisseur réduite par rapport à la bride radiale amont annulaire 132, ce qui lui confère une certaine élasticité.

Comme illustré sur les figures 9, 10 et 11, le flasque 150 est monté sur le carter de turbine 130 en plaçant la tôle ondulée annulaire 180 contre la face supérieure 155c de la saillie 155 de la bride radiale amont annulaire 154 du flasque 150 et en engageant les saillies 155 dans les rainures 1160 présentes sur les pattes aval 116. Afin de fixer le flasque 150 par crabotage, les dents 152 présentes sur le flasque 150 sont tout d'abord positionnées en vis-à-vis des passages d'engagement 136 ménagés sur le carter de turbine 130, les dents 135 présentes sur ledit carter de turbine étant également placées en vis-à-vis des passages d'engagement 153 ménagés entre les dents 152 sur le flasque 150. L'écartement E étant supérieur à la distance D, il est nécessaire d'appliquer un effort axial FA sur le flasque 150 dans la direction indiquée sur la figure 10 afin d'engager les dents 152 au-delà des dents 135 et permettre une rotation R du flasque suivant un angle correspondant sensiblement à la largeur des dents 135 et 152. Après cette rotation, le flasque 150 est relâché, ce dernier étant alors maintenu en contrainte axiale entre les pattes amont 116 des secteurs d'anneau 110 et la surface interne 135b des dents 135 du carter de turbine 130.

Une fois le flasque ainsi mis en place, des pions 141 sont engagés dans les orifices alignés 156 et 117 ménagés respectivement dans la bride radiale aval annulaire 154 et dans la patte aval 116. Chaque patte 114 ou 116 de secteur d'anneau peut comporter un ou plusieurs orifice pour le passage d'un pion de blocage.

Dans une variante de réalisation, les tôles ondulées 170 et 180 peuvent être placés entre la paroi inférieure des rainures des pattes des secteurs d'anneau et la face inférieure des saillie des brides radiales annulaires. Dans ce cas, les tôles ondulées 170 et 180 assurent un maintien élastique des secteurs d'anneau 110 dans la direction radiale DR par des points de contact alternés, d'une part, entre la paroi inférieure 1143 de la rainure 1140 de la patte amont 114 et la face inférieure 134b de la saillie 134 de la bride radiale amont annulaire 132 (pour la tôle 170), et, d'autre part, entre la paroi inférieure 1163 de la rainure 1160 de la patte amont 116 et la face inférieure 155b de la saillie 155 de la bride radiale aval annulaire 154 (pour la tôle 180).