DOMAINE DE L'INVENTION

La présente invention concerne une turbine de turbomachine.

Plus précisément, la présente invention concerne un anneau d’étanchéité agencé en regard d’une partie stator d’un distributeur d’une turbine de turbomachine.

ETAT DE LA TECHNIQUE

On connaît des documents FR 3 019 584 et FR 3 077 327 un anneau agencé entre deux rotors d’une turbine de turbomachine, en regard d’une partie stator d’un distributeur de la turbine, afin d’assurer l’étanchéité entre des cavités distinctes d’une veine d’écoulement de la turbine, par coopération de léchettes de l’anneau d’étanchéité avec un abradable du distributeur.

L’anneau comprend au moins un bras venant en appui contre un rotor afin de prévenir un mouvement axial d’aubes rapportées sur le rotor (anneau en « L »). Dans certain cas, l’anneau comprend deux bras, dont chacun vient en appui contre un des rotors (anneau en « Y »). En tout état de cause, l’anneau est monté avec un serrage axial important au niveau de l’appui du (ou des) bras contre le (ou les) rotor(s).

En outre, l’anneau autorise la circulation d’air pour ventiler les aubes du (ou des) rotor(s).

Enfin, le (ou les) bras de l’anneau peuvent assurer la protection thermique du (ou des) rotor(s) contre l’air chaud circulant au sein de la veine d’écoulement.

Un tel anneau n’apporte pas entière satisfaction.

En effet, le serrage axial de l’anneau est réalisé avec un intensité telle que sa tenue mécanique en est dégradée. En outre, le montage en est complexifié.

Du reste, malgré ce serrage axial d’intensité importante, un jeu apparaît tout de même entre le (ou les) bras et le (ou les) rotor(s), au niveau de l’appui du (ou des) bars contre le (ou les) rotor(s), ce qui dégrade le circuit de ventilation des aubes de rotor(s).

Enfin, les dilatations thermiques du (ou des) bras détériorent la liaison entre l’anneau et le (ou les) rotor(s).

Il existe donc un besoin de surmonter au moins l’un des inconvénients de l’état de la technique à cet égard. EXPOSE DE L'INVENTION

Un but de l’invention est d’améliorer la tenue mécanique d’un anneau d’étanchéité d’une turbine d’une turbomachine.

Un autre but de l’invention est de limiter les fuites au sein du circuit de ventilation des aubes de turbine.

Un autre but de l’invention est de faciliter le montage d’un anneau d’étanchéité d’une turbine d’une turbomachine.

Il est à cet effet proposé, selon un premier aspect de l’invention, un ensemble pour turbomachine comprenant :

- un premier rotor mobile en rotation autour d’un axe longitudinal de la turbomachine, le premier rotor comprenant un premier bras,

- un deuxième rotor mobile en rotation autour de l’axe longitudinal et comprenant un deuxième bras,

- un premier anneau d’étanchéité centré sur l’axe longitudinal, agencé radialement à l’extérieur du premier bras et comprenant une première bride radiale montée fixe entre le premier bras et le deuxième bras,

- un deuxième anneau d’étanchéité, distinct du premier anneau d’étanchéité, centré sur l’axe longitudinal et agencé radialement à l’extérieur du deuxième bras, le deuxième anneau d’étanchéité comprenant une première partie configurée pour venir en contact avec le deuxième rotor et une deuxième partie, distincte de la première partie, configurée pour venir en contact avec le premier anneau d’étanchéité.

Dans un tel ensemble, les dilatations thermiques du deuxième anneau d’étanchéité tirent moins sur la première bride radiale du premier anneau d’étanchéité, ce qui améliore la tenue mécanique du premier anneau d’étanchéité et, de là, allonge sa durée de vie. En outre, le serrage axial du premier anneau d’étanchéité contre le premier rotor et le serrage axial du deuxième anneau d’étanchéité contre le deuxième rotor, sont réduits. De fait, le premier anneau d’étanchéité et le deuxième anneau d’étanchéité sont de dimensions réduites par rapport à l’unique anneau d’étanchéité connu de l’état de la technique. Ceci permet de limiter l’apparition de jeu entre le premier anneau d’étanchéité et le premier rotor d’une part, et entre le deuxième anneau d’étanchéité et le deuxième rotor d’autre part. Ainsi, les fuites au sein du circuit de ventilation des aubes de turbine sont réduites. Par ailleurs, la réduction du serrage axial réduit les contraintes mécaniques au sein du premier anneau d’étanchéité et du deuxième anneau d’étanchéité, ce qui améliore leur tenue mécanique et allonge ainsi leur durée de vie. Enfin, le montage du premier anneau d’étanchéité et du deuxième anneau d’étanchéité est réalisé de manière similaire au montage de l’anneau d’étanchéité connu de l’état de la technique, ce qui permet une intégration facile de l’ensemble précédemment décrit dans les turbomachines existantes.

Avantageusement, mais facultativement, l’ensemble selon l’invention comprend l’une au moins des caractéristiques suivantes, prise seule ou en combinaison :

- le deuxième rotor présente une première surface axiale interne et le deuxième anneau d’étanchéité présente une première surface axiale externe positionnée en face et à distance de la première surface axiale interne de sorte que la première surface axiale externe est configurée pour entrer en contact avec la première surface axiale interne lors d’une dilatation thermique du deuxième anneau d’étanchéité,

- le premier anneau d’étanchéité présente une deuxième surface axiale interne et le deuxième anneau d’étanchéité présente une deuxième surface axiale externe positionnée en face et à distance de la deuxième surface axiale interne de sorte que la deuxième surface axiale externe est configurée pour entrer en contact avec la deuxième surface axiale interne lors d’une dilatation thermique du deuxième anneau d’étanchéité,

- une gorge est ménagée dans la première partie, l’ensemble comprenant en outre un joint d’étanchéité agencé au sein de la gorge,

- l’un parmi le deuxième bras et le deuxième anneau d’étanchéité comprend un ergot, l’autre parmi le deuxième bras et le deuxième anneau d’étanchéité comprenant une encoche, l’ergot étant configuré pour coopérer avec l’encoche pour prévenir une rotation circonférentielle du deuxième anneau d’étanchéité par rapport au deuxième rotor,

- un orifice est ménagé dans le deuxième anneau d’étanchéité de sorte à autoriser une circulation d’un fluide entre une première cavité, agencée radialement à l’intérieur du deuxième anneau d’étanchéité, et une deuxième cavité agencée radialement à l’extérieur du deuxième anneau d’étanchéité, et

- le deuxième rotor comprend :

* un disque,

* une aube rapportée sur le disque, et

- un anneau de retenue agencé au sein du deuxième rotor et configuré pour prévenir un mouvement axial de l’aube par rapport au disque, le deuxième anneau d’étanchéité étant configuré pour venir en contact avec l’anneau de retenue.

Selon un deuxième aspect de l’invention, il est proposé un anneau d’étanchéité comprenant une première partie configurée pour venir en contact avec le deuxième rotor d’un ensemble tel que précédemment décrit, et une deuxième partie, distincte de la première partie, et configurée pour venir en contact avec le premier anneau d’étanchéité d’un ensemble tel que précédemment décrit.

Selon un troisième aspect de l’invention, il est proposé une section de turbine comprenant un ensemble tel que précédemment décrit

Selon un quatrième aspect de l’invention, il est proposé une turbomachine comprenant un ensemble tel que précédemment décrit, un anneau d’anneau d’étanchéité tel que précédemment décrit ou une section de turbine telle que précédemment décrite.

Selon un cinquième aspect de l’invention, il est proposé un aéronef comprenant une turbomachine telle que précédemment décrite.

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 est une vue en coupe schématique d’une turbomachine.

La figure 2 est une vue en coupe schématique d’un exemple de réalisation d’un ensemble selon l’invention.

Sur l’ensemble des figures, les éléments similaires portent des références identiques.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION

Turbomachine

En référence à la figure 1 , dans un mode de réalisation, une turbomachine 1 présente un axe longitudinal X-X et comprend une soufflante 10, une section de compresseur 12, une chambre de combustion 14 et une section de turbine 16 qui sont susceptibles d’être entraînées en rotation autour de l’axe longitudinal X-X par rapport à un carter 18 de la turbomachine 1 .

En fonctionnement, la soufflante 10 aspire un flux d’air dont une portion est, successivement, comprimée au sein de la section de compresseur 12, enflammée au sein de la chambre de combustion 14, et détendue au sein de la section de turbine 16 avant d’être éjectée hors de la turbomachine 1. De cette manière, la turbomachine 1 génère une poussée. Cette poussée peut d’ailleurs être mise au profit d’un aéronef (non représenté) sur lequel la turbomachine 1 est rapportée et fixée. Dans le présent texte, l'amont et l'aval sont définis par rapport au sens d'écoulement normal de l’air à travers la turbomachine 1 en fonctionnement. De même, une direction axiale correspond à la direction de l'axe longitudinal X-X, une direction radiale fait référence à une direction qui est perpendiculaire à cet axe longitudinal X-X et passe par ce-dernier, et une direction circonférentielle, ou tangentielle, correspond à la direction d’une ligne courbe plane et fermée, dont tous les points se trouvent à égale distance de l’axe longitudinal X-X. Par ailleurs, et sauf précision contraire, les termes « interne (ou intérieur) » et « externe (ou extérieur) », respectivement, sont utilisés en référence à une direction radiale de sorte que la partie ou la surface interne (i.e. radialement interne) d'un élément est plus proche de l'axe longitudinal X-X que la partie ou la surface externe (i.e. radialement externe) du même élément.

Turbine

En référence à la figure 2, la section de turbine 16 comprend un premier rotor 2 mobile en rotation par rapport au carter 18 autour de l’axe longitudinal X-X. Le premier rotor 2 comprend un premier disque 20, une première aube 22 rapportée sur le premier disque 20, typiquement en étant emmanchée au sein d’une première alvéole 24 du premier disque 20, et une première virole visible, sur la figure 2, sous la forme d’un premier bras 26 dans une coupe axiale, le premier bras 26 s’étendant en amont du premier disque 20.

La section de turbine 16 comprend également un deuxième rotor 3 mobile en rotation par rapport au carter 18 autour de l’axe longitudinal X-X. Le deuxième rotor 3 comprend un deuxième disque 30, une deuxième aube 32 rapportée sur le deuxième disque 30, typiquement en étant emmanchée au sein d’une deuxième alvéole 34 du deuxième disque 30, et une deuxième virole visible, sur la figure 2, sous la forme d’un deuxième bras 36 dans une coupe axiale, le deuxième bras 26 s’étendant en aval du deuxième disque 30. En outre, un anneau de retenue 38 est avantageusement agencé au sein du deuxième rotor 3 et configuré pour prévenir un mouvement axial de la deuxième aube 32 par rapport au deuxième disque 30.

Le premier bras 26 est, de préférence, fixé au deuxième bras 36, par exemple au moyen d’une liaison boulonnée comme l’illustre la figure 2. Une telle liaison boulonnée est classiquement constituée de brides festonnées 260, 360 de chacun du premier bras 26 et du deuxième bras 36, les brides festonnées 260, 360 étant agencées en regard l’une de l’autre lors du montage, des boulons étant ensuite insérées dans les orifices des brides festonnées 260, 360. Par ailleurs, dans un mode de réalisation, la section de turbine 16 comprend un distributeur 9, agencé radialement à l’extérieur du premier bras 26 et du deuxième bras 36. Le distributeur 9 comprend un stator 90 comprenant un abradable 900 au niveau de son extrémité radiale interne.

La première aube 22, la deuxième aube 32 et le stator 90 s’étendent ainsi dans la veine d’écoulement 160 au sein de laquelle circule l’air détendu par la section de turbine 16 en fonctionnement.

Anneaux d’étanchéité

En référence à la figure 2, un premier anneau d’étanchéité 4 centré sur l’axe longitudinal X-X est agencé radialement à l’extérieur du premier bras 26. Le premier anneau d’étanchéité 4 comprend une première bride radiale 40 montée fixe entre le premier bras 26 et le deuxième bras 36, typiquement en étant festonnée selon un motif identique aux brides festonnées 260, 360 du premier bras 26 et du deuxième bras 36, de sorte à être emprise dans la liaison boulonnée. Dans un mode de réalisation, le premier anneau d’étanchéité 4 comprend en outre des léchettes d’étanchéité 400 s’étendant radialement vers l’extérieur de sorte à pouvoir coopérer avec l’abradable 900 du stator 90. Ainsi, de l’air ne peut circuler d’une première cavité 1601 située en amont de l’abradable 900 à une deuxième cavité 1602 située en aval de l’abradable 900.

Un deuxième anneau d’étanchéité 5, distinct du premier anneau d’étanchéité 4 et centré sur l’axe longitudinal X-X, est agencé radialement à l’extérieur du deuxième bras 36. Le terme « distinct » signifie que le premier anneau d’étanchéité 4 et le deuxième anneau d’étanchéité 5 ne sont pas monolithiques. Ainsi, contrairement à l’anneau en Y monolithique qui est connu de l’état de la technique, dans l’ensemble illustré sur la figure 2, le premier anneau d’étanchéité 4 est séparé du deuxième anneau d’étanchéité 5, si bien que la première bride radiale 40 est moins sollicitée radialement vers l’extérieur. Ceci augmente sensiblement la durée de vie des orifices et des festons de la liaison boulonnée. En tout état de cause, le deuxième anneau d’étanchéité 5 sert également de bouclier thermique au deuxième bras 36, afin de le protéger de la chaleur de l’air circulant au sein de la première cavité 1601.

Comme l’illustre les flèches en pointillées qui sont visibles sur la figure 2, l’ensemble formé du premier rotor 2, du premier anneau d’étanchéité 4, du deuxième rotor 3 et du deuxième anneau d’étanchéité 5 définit un circuit de ventilation au sein duquel circule de l’air configuré pour refroidir la première aube 22 et la deuxième aube 32. Comme l’illustre la figure 2, le deuxième anneau d’étanchéité 5 comprend une première partie 51 configurée pour venir en contact avec le deuxième rotor 3, de préférence avec l’anneau de retenue 38. Ainsi, le serrage axial vers l’amont du deuxième anneau d’étanchéité 5 est réparti sur le deuxième rotor 3. En outre, le deuxième anneau d’étanchéité 5 comprend une deuxième partie 52, distincte de la première partie 51 , configurée pour venir en contact avec le premier anneau d’étanchéité 4. Le terme distincte signifie que la première partie 51 n’est pas configurée pour venir en contact avec le premier anneau d’étanchéité 4 ni la deuxième partie 52 n’est configurée pour venir en contact avec le deuxième rotor 3. Ainsi le premier anneau d’étanchéité 4 et le deuxième rotor 3 agissent comme des butées axiales pour le deuxième anneau d’étanchéité 5.

Dans un mode de réalisation visible sur la figure 2, le deuxième rotor 3 présente une première surface axiale interne 301 et le deuxième anneau d’étanchéité 5 présente une première surface axiale externe 501 positionnée en face et à distance de la première surface axiale interne 301 de sorte que la première surface axiale externe 501 est configurée pour entrer en contact avec la première surface axiale interne 301 lors d’une dilatation thermique, de préférence radiale, du deuxième anneau d’étanchéité 5. Typiquement, le fond radialement interne de la deuxième alvéole 34 est allongé vers l’aval, comme visible sur la figure 2, de sorte à former la première surface axiale interne 301.

Dans un mode de réalisation, le premier anneau d’étanchéité 4 présente une deuxième surface axiale interne 401 et le deuxième anneau d’étanchéité 5 présente une deuxième surface axiale externe 502 qui est positionnée en face et à distance de la deuxième surface axiale interne 201 de sorte que la deuxième surface axiale externe 502 est configurée pour entrer en contact avec la deuxième surface axiale interne 201 lors d’une dilatation thermique, de préférence radiale, du deuxième anneau d’étanchéité 5. Typiquement, le premier anneau d’étanchéité 4 comprend une bride axiale 41 s’étendant vers l’amont, comme visible sur la figure 2, de sorte à former la deuxième surface axiale interne 201.

Des jeux radiaux peuvent ainsi être avantageusement ménagés en amont et en aval du deuxième anneau d’étanchéité 5, correspondant, respectivement, à l’espace séparant la première surface axiale externe 501 de la première surface axiale interne 301 , et l’espace séparant la deuxième surface axiale externe 502 de la deuxième surface axiale interne 201. Ainsi, le contact radial entre le deuxième anneau d’étanchéité 5 et, respectivement, le deuxième rotor 3 et le premier anneau d’étanchéité 4, est ponctuel. Plus précisément, il n’a lieu que lorsque le deuxième anneau d’étanchéité 5 atteint une chaleur telle qu’il se dilate radialement vers l’extérieur. Dès lors, la première bride radiale 40 est moins sollicitée radialement vers l’extérieur, puisqu’elle n’est tirée radialement vers l’extérieur que lorsque le deuxième anneau d’étanchéité 5 entre en contact radial avec le premier anneau d’étanchéité 4, au niveau de la bride axiale 41 . Ceci augmente sensiblement la durée de vie des orifices et des festons de la liaison boulonnée. En outre, le fond de la deuxième alvéole 34 et la bride axiale 41 agissent comme des butées radiales pour le deuxième anneau d’étanchéité 5.

Dans un mode de réalisation, l’un parmi le deuxième bras 36 et le deuxième anneau d’étanchéité 5 comprend un ergot 7, l’autre parmi le deuxième bras 36 et le deuxième anneau d’étanchéité 5 comprenant une encoche 8. L’ergot 7 est configuré pour coopérer avec l’encoche 8 pour prévenir une rotation circonférentielle du deuxième anneau d’étanchéité 5 par rapport au deuxième rotor 3. La coopération de l’ergot 7 et de l’encoche 8 agit comme une butée tangentielle pour le deuxième anneau d’étanchéité 5. Il est possible de prévoir une pluralité d’ergots 7 et d’encoches 8 réparties tout autour de l’axe longitudinal X-X afin de répartir les contraintes mécaniques.

Dans un mode de réalisation, une gorge 510 est ménagée dans la première partie 51 de l’anneau d’étanchéité. Par ailleurs, un joint d’étanchéité 6 est agencé au sein de la gorge 510. La coopération du joint d’étanchéité 6 et du deuxième rotor 3 permet de limiter les fuites au sein du circuit de ventilation, au cas où un jeu axial apparaîtrait entre le deuxième rotor 3 et le deuxième anneau d’étanchéité 5, malgré le serrage mis en oeuvre lors du montage. Dans un mode de réalisation, un orifice 50 est ménagé dans le deuxième anneau d’étanchéité 5 de sorte à autoriser une circulation d’un fluide entre une troisième cavité 1603, agencée radialement à l’intérieur du deuxième anneau d’étanchéité 5, et la première cavité 1601 , qui est agencée radialement à l’extérieur du deuxième anneau d’étanchéité 5. Ceci permet d’augmenter la pressurisation dans la première cavité 1601 afin de contrer la circulation d’air en provenance de la veine d’écoulement 160 et ainsi soulage les léchettes d’étanchéité et l’abradable 900. De préférence, une pluralité d’orifice 50 est ménagée dans le deuxième anneau d’étanchéité 5, par exemple en étant circonférentiellement répartis tout autour de l’axe longitudinal X-X.