FR3137722A1 - Turbomachine turbine assembly - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un ensemble de turbine de turbomachine (10), comportant un cône d’éjection (40) comprenant une partie amont (40a) et une partie aval (40b), la partie amont (40a) comportant une paroi annulaire interne amont (51) et une paroi annulaire externe amont (50) entourant radialement la paroi annulaire interne amont (51), la partie aval (40b) comportant une paroi annulaire externe aval (52), dans lequel la paroi annulaire externe amont (50) et la paroi annulaire externe aval (52) sont respectivement fixées à la paroi annulaire interne amont (51) par l’intermédiaire de premiers et de deuxièmes organes de liaison (60a ; 60b), respectivement, élastiquement déformables au moins selon une direction radiale, disposés circonférentiellement et fixés d’une part à la paroi annulaire externe amont (50) et à la paroi annulaire externe aval (52) respectivement et d’autre part à la paroi annulaire interne amont (51). Figure de l’abrégé : Figure 6 The present invention relates to a turbomachine turbine assembly (10), comprising an ejection cone (40) comprising an upstream part (40a) and a downstream part (40b), the upstream part (40a) comprising an upstream internal annular wall (51) and an upstream external annular wall (50) radially surrounding the upstream internal annular wall (51), the downstream part (40b) comprising a downstream external annular wall (52), in which the upstream external annular wall (50) and the downstream external annular wall (52) are respectively fixed to the upstream internal annular wall (51) via first and second connecting members (60a; 60b), respectively , elastically deformable at least in a radial direction, arranged circumferentially and fixed on the one hand to the upstream external annular wall (50) and to the downstream external annular wall (52) respectively and on the other hand to the upstream internal annular wall ( 51). Abstract Figure: Figure 6
Description
La présente divulgation se rapporte à un ensemble de turbine de turbomachine, en particulier à un cône d’éjection, notamment réalisé en partie en un matériau composite à matrice céramique, dans un tel ensemble. Elle se rapporte également à une turbine comprenant un tel ensemble et à une turbomachine comprenant une telle turbine.The present disclosure relates to a turbomachine turbine assembly, in particular to an ejection cone, in particular made partly of a ceramic matrix composite material, in such an assembly. It also relates to a turbine comprising such an assembly and to a turbomachine comprising such a turbine.
Classiquement, telle que représentée à la
Dans la suite, les qualificatifs d’orientation, tels que « longitudinal », « radial » et « circonférentiel » sont définis par référence à l’axe longitudinal X.In the following, orientation qualifiers, such as “longitudinal”, “radial” and “circumferential” are defined with reference to the longitudinal axis X.
Le flux d’air entrant dans la turbomachine est divisé, en aval de la soufflante 12, en un flux d’air annulaire primaire entrant dans une veine annulaire 22a dite primaire, et en un flux d’air annulaire secondaire, entrant dans une veine annulaire 22b dite secondaire qui entoure la veine d’air annulaire primaire 22a. Les compresseurs basse et haute pression 14a, 14b, la chambre de combustion 16 et les turbines haute et basse pression 18a et 18b, sont situés pour les parties travaillantes dans la veine annulaire primaire 22a.The air flow entering the turbomachine is divided, downstream of the fan 12, into a primary annular air flow entering an annular vein 22a called primary, and into a secondary annular air flow, entering an annular vein 22b called secondary which surrounds the primary annular air vein 22a. The low and high pressure compressors 14a, 14b, the combustion chamber 16 and the high and low pressure turbines 18a and 18b, are located for the working parts in the primary annular vein 22a.
Un carter d’échappement 30 est situé directement en sortie de la turbine basse pression 18b. Le carter d’échappement 30 comprend une virole radialement interne 32 et une virole radialement externe 34. Un espace annulaire formé entre la virole interne 32 et la virole externe 34 forme une partie de la veine annulaire primaire 22a en sortie de la turbine basse pression 18b.An exhaust casing 30 is located directly at the outlet of the low-pressure turbine 18b. The exhaust casing 30 comprises a radially inner shell 32 and a radially outer shell 34. An annular space formed between the inner shell 32 and the outer shell 34 forms a portion of the primary annular flow path 22a at the outlet of the low-pressure turbine 18b.
La tuyère d’échappement 20, ou tuyère d’éjection, d’une turbomachine 10 comporte classiquement un ensemble permettant d’optimiser l'écoulement des gaz chauds issus de la turbine. Cet ensemble peut également avoir pour fonction d’absorber au moins une partie du bruit engendré par l'interaction de ces gaz chauds avec l'air ambiant et avec le flux d'air froid issu de la soufflante.The exhaust nozzle 20, or ejection nozzle, of a turbomachine 10 conventionally comprises an assembly for optimizing the flow of hot gases from the turbine. This assembly may also have the function of absorbing at least part of the noise generated by the interaction of these hot gases with the ambient air and with the flow of cold air from the fan.
Le présent exposé concerne en particulier cet ensemble situé à l’arrière, à l’extrémité aval, et qui comporte un cône d’éjection 40 comprenant plusieurs pièces, notamment une partie amont 40a, de forme sensiblement cylindrique et une partie aval 40b généralement de forme conique.The present disclosure relates in particular to this assembly located at the rear, at the downstream end, and which comprises an ejection cone 40 comprising several parts, in particular an upstream part 40a, of substantially cylindrical shape and a downstream part 40b generally of conical shape.
On connaît des demandes de brevet antérieures portant sur le cône d’éjection, en particulier FR 3 115 828 A1 qui concerne la liaison entre ledit cône et le carter d’échappement, et FR 3 115 835 A1 qui concerne les moyens de fixation dudit cône.Previous patent applications relating to the ejection cone are known, in particular FR 3 115 828 A1 which concerns the connection between said cone and the exhaust casing, and FR 3 115 835 A1 which concerns the means of fixing said cone.
Plus précisément, le présent exposé concerne la liaison entre différentes parties du cône d’éjection 40.More specifically, the present disclosure concerns the connection between different parts of the ejection cone 40.
Dans une perspective de réduction de masse et d’utilisation à haute température pour un meilleur rendement des turbomachines, on cherche à introduire de nouveaux matériaux composites à matrice céramique (CMC) pour la fabrication de certaines pièces, en remplacement du métal utilisé jusqu’à présent.With a view to reducing mass and using it at high temperatures for better performance of turbomachines, we are seeking to introduce new ceramic matrix composite materials (CMC) for the manufacture of certain parts, replacing the metal used until now.
Cependant, ces matériaux CMC ont des caractéristiques de raideur et de dilatation différentes de celles du métal, ce qui complexifie leur intégration notamment dans un environnement métallique soumis à des variations de température de grandes amplitudes.However, these CMC materials have stiffness and expansion characteristics different from those of metal, which complicates their integration, particularly in a metallic environment subject to large temperature variations.
En particulier, le cône d’éjection 40 peut être composé de plusieurs pièces en matériau CMC assemblées entre elles. Contrairement aux pièces métalliques, les pièces réalisées en matériau CMC ont de faibles capacités mécaniques, notamment n’autorisent pas de déformation importante au montage. Lors de l’assemblage des pièces, il est ainsi nécessaire de garantir un maintien géométrique des pièces pour limiter les contraintes internes et ne pas endommager les pièces.In particular, the ejection cone 40 may be composed of several parts made of CMC material assembled together. Unlike metal parts, parts made of CMC material have low mechanical capacities, in particular do not allow significant deformation during assembly. When assembling the parts, it is thus necessary to guarantee geometric maintenance of the parts to limit internal stresses and not damage the parts.
Or, les déformations géométriques peuvent être non négligeables. En effet, les procédés de fabrication peuvent générer des irrégularités ou dispersions de forme avérées sur pièces finies pouvant atteindre plusieurs millimètres. Ces irrégularités sont d’autant plus importantes que les pièces concernées ont des dimensions significatives, pouvant être supérieures à un mètre environ et que ces pièces ont des épaisseurs faibles, ce qui est susceptible de générer des déformations lors de la fabrication.However, geometric deformations can be significant. Indeed, manufacturing processes can generate irregularities or dispersions of shape on finished parts that can reach several millimeters. These irregularities are all the more significant when the parts concerned have significant dimensions, which can be greater than about one meter, and when these parts have low thicknesses, which is likely to generate deformations during manufacturing.
Des modélisations d’assemblage ont été réalisées. Celles-ci montrent qu’il existe une tolérance faible aux déformations pour pouvoir conserver un niveau de contraintes acceptables dans le matériau CMC.Assembly models have been carried out. These show that there is a low tolerance to deformations in order to maintain an acceptable level of constraints in the CMC material.
Il est donc nécessaire de limiter la déformation des pièces, en particulier des pièces faisant partie du cône d’éjection 40, ou arrière-corps. Parmi ces pièces, on distingue notamment la partie amont 40a du cône d’éjection 40 qui comporte une paroi annulaire externe amont 50 montée autour d’une paroi annulaire interne amont 51, comme visible sur les figures 2 et 4. Le cône d’éjection 40 comporte également une partie aval 40b comportant une paroi annulaire externe aval 52 entourant également partiellement la paroi annulaire interne amont 51, comme illustré sur les figures 2 et 4. Des vis de fixation F disposées en rangées annulaires permettent de fixer les parois externes 50 et 52 à la paroi interne 51.It is therefore necessary to limit the deformation of the parts, in particular the parts forming part of the ejection cone 40, or rear body. Among these parts, we can distinguish in particular the upstream part 40a of the ejection cone 40 which comprises an upstream external annular wall 50 mounted around an upstream internal annular wall 51, as visible in FIGS. 2 and 4. The ejection cone 40 also comprises a downstream part 40b comprising a downstream external annular wall 52 also partially surrounding the upstream internal annular wall 51, as illustrated in FIGS. 2 and 4. Fixing screws F arranged in annular rows make it possible to fix the external walls 50 and 52 to the internal wall 51.
Pour limiter la déformation des pièces lors de leur montage, il est connu de proposer des solutions avec de faibles déformations et de mettre en œuvre éventuellement une solution par calage qui permet de combler les jeux entre pièces et de contenir la forme des pièces. Un tel calage peut être solide ou liquide.To limit the deformation of parts during their assembly, it is known to propose solutions with low deformations and to possibly implement a solution by shim which makes it possible to fill the gaps between parts and to contain the shape of the parts. Such shim can be solid or liquid.
Le calage solide, illustré sur la
Le calage liquide, quant à lui, nécessite le développement d’une interface adaptée. Par ailleurs, il est souvent limité en termes d’épaisseur. Enfin, le calage liquide nécessite un temps de mise en œuvre court, ce qui est potentiellement incompatible avec cette étape.Liquid wedging, on the other hand, requires the development of a suitable interface. Furthermore, it is often limited in terms of thickness. Finally, liquid wedging requires a short implementation time, which is potentially incompatible with this step.
Il existe ainsi un besoin de disposer d’un ensemble de turbine de turbomachine permettant de limiter, lors de l’assemblage, la déformation des pièces notamment réalisées, pour une partie d’entre elles au moins, en matériau CMC, dans le cône d’éjection, en prenant en compte les faibles capacités mécaniques du CMC, la dilatation différentielle entre CMC et métal, la simplicité de montage et la limitation de la prise de masse, et tout en garantissant le positionnement de ces pièces de façon à respecter le profil de la veine aérodynamique.There is thus a need to have a turbomachine turbine assembly making it possible to limit, during assembly, the deformation of the parts, in particular those made, for at least some of them, from CMC material, in the ejection cone, taking into account the low mechanical capacities of the CMC, the differential expansion between CMC and metal, the simplicity of assembly and the limitation of the mass gain, and while guaranteeing the positioning of these parts so as to respect the profile of the aerodynamic vein.
La présente divulgation vient améliorer la situation et vise à répondre à ce besoin.This disclosure is intended to improve the situation and address this need.
Il est ainsi proposé un ensemble de turbine de turbomachine, comportant un cône d’éjection comprenant une partie amont et une partie aval, la partie amont comportant une paroi annulaire interne amont et une paroi annulaire externe amont entourant radialement la paroi annulaire interne amont, la partie aval comportant une paroi annulaire externe aval, dans lequel la paroi annulaire externe amont est fixée à la paroi annulaire interne amont par l’intermédiaire de premiers organes de liaison élastiquement déformables au moins selon une direction radiale, disposés circonférentiellement et fixés d’une part à la paroi annulaire externe amont et d’autre part à la paroi annulaire interne amont, et dans lequel la paroi annulaire externe aval est fixée à la paroi annulaire interne amont par l’intermédiaire de deuxièmes organes de liaison élastiquement déformables au moins selon une direction radiale,disposés circonférentiellement et fixés d’une part à la paroi annulaire externe aval et d’autre part à la paroi annulaire interne amont.A turbomachine turbine assembly is thus proposed, comprising an ejection cone comprising an upstream part and a downstream part, the upstream part comprising an upstream inner annular wall and an upstream outer annular wall radially surrounding the upstream inner annular wall, the downstream part comprising a downstream outer annular wall, in which the upstream outer annular wall is fixed to the upstream inner annular wall by means of first elastically deformable connecting members at least in a radial direction, arranged circumferentially and fixed on the one hand to the upstream outer annular wall and on the other hand to the upstream inner annular wall, and in which the downstream outer annular wall is fixed to the upstream inner annular wall by means of second elastically deformable connecting members at least in a radial direction , arranged circumferentially and fixed on the one hand to the downstream outer annular wall and on the other hand to the upstream inner annular wall.
Grâce à l’invention, et en particulier grâce à la souplesse des organes de liaison élastiquement déformables au moins selon une direction radiale, les défauts géométriques des parois externes et interne peuvent être compensés et donc un endommagement des parois au montage peut être évité. La présence des organes de liaison forme un système de liaison souple entre les parois interne d’une part et externes d’autre part. De plus, en minimisant les contraintes d’installation dans les parois réalisées en CMC, on maximise les marges thermomécaniques en fonctionnement.By virtue of the invention, and in particular by virtue of the flexibility of the elastically deformable connecting members at least in a radial direction, the geometric defects of the external and internal walls can be compensated and therefore damage to the walls during assembly can be avoided. The presence of the connecting members forms a flexible connection system between the internal walls on the one hand and the external walls on the other hand. In addition, by minimizing the installation constraints in the walls made of CMC, the thermomechanical margins in operation are maximized.
Les caractéristiques exposées dans les paragraphes suivants peuvent, optionnellement, être mises en œuvre, indépendamment les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres.The features set out in the following paragraphs may, optionally, be implemented, independently of each other or in combination with each other.
Les organes de liaison comportent avantageusement un matériau métallique. Chaque organe de liaison est de préférence réalisé d’une seule pièce, c’est-à-dire d’un seul tenant.The connecting members advantageously comprise a metallic material. Each connecting member is preferably made of a single piece, that is to say, a single piece.
Les dimensions des organes de liaison sont avantageusement adaptées aux chargements et au contexte moteur (température, espace disponible notamment).The dimensions of the connecting organs are advantageously adapted to the loads and the engine context (temperature, available space in particular).
La montée en température lors du fonctionnement de la turbomachine génère une dilatation des organes de liaison provoquant une légère rotation des parois annulaires externes amont et aval autour de l’axe longitudinal. Ce mouvement est sans impact sur le profil de la veine aérodynamique.The temperature rise during operation of the turbomachine generates an expansion of the connecting members causing a slight rotation of the upstream and downstream external annular walls around the longitudinal axis. This movement has no impact on the profile of the aerodynamic vein.
Les premiers et/ou deuxièmes organes de liaison, réalisés de préférence en un matériau métallique, comportent avantageusement deux pattes de fixation et une portion intermédiaire reliant lesdites pattes, les pattes de fixation s’étendant à partir de la portion intermédiaire dans des sens opposés de la direction circonférentielle.The first and/or second connecting members, preferably made of a metallic material, advantageously comprise two fixing lugs and an intermediate portion connecting said lugs, the fixing lugs extending from the intermediate portion in opposite directions of the circumferential direction.
Dans ce cas, la portion intermédiaire présente de préférence une forme généralement plane et comporte par exemple deux extrémités fixées aux pattes de fixation elles-mêmes respectivement fixées à l’une desdites parois, la portion intermédiaire ayant une composante radiale non nulle. Cela permet de maintenir la paroi annulaire interne amont à distance de la paroi annulaire externe amont, et de maintenir la paroi annulaire interne amont à distance de la paroi annulaire externe aval.In this case, the intermediate portion preferably has a generally planar shape and comprises, for example, two ends fixed to the fixing lugs themselves respectively fixed to one of said walls, the intermediate portion having a non-zero radial component. This makes it possible to keep the upstream internal annular wall at a distance from the upstream external annular wall, and to keep the upstream internal annular wall at a distance from the downstream external annular wall.
Les pattes de fixation peuvent être sensiblement parallèles entre elles au moins à l’état non monté. Cela permet de maintenir les parois annulaires interne et externes sensiblement parallèles entre elles à l’état monté. L’état non monté correspond à un état dans lequel les pièces constitutives du cône d’éjection ne sont pas assemblées entre elles. L’état monté correspond au contraire à l’état du cône d’éjection avec toutes ses pièces assemblées et fixées entre elles.The fixing lugs may be substantially parallel to each other at least in the unassembled state. This makes it possible to maintain the inner and outer annular walls substantially parallel to each other in the assembled state. The unassembled state corresponds to a state in which the constituent parts of the ejection cone are not assembled together. The assembled state corresponds, on the contrary, to the state of the ejection cone with all its parts assembled and fixed together.
L’angle formé entre une patte de fixation et la portion intermédiaire peut être compris entre 120° et 150°, de préférence environ 135°, au moins à l’état non monté.The angle formed between a fixing lug and the intermediate portion may be between 120° and 150°, preferably approximately 135°, at least in the unassembled state.
L’angle formé entre l’une des deux pattes de fixation et la portion intermédiaire est de préférence sensiblement égal à l’angle formé entre l’autre des deux pattes de fixation et la portion intermédiaire.The angle formed between one of the two fixing legs and the intermediate portion is preferably substantially equal to the angle formed between the other of the two fixing legs and the intermediate portion.
Les pattes de fixation des premiers et deuxièmes organes de liaison peuvent comporter chacune une ouverture pour le passage d’un élément de fixation, au moins une partie desdites ouvertures étant de forme oblongue.The fixing lugs of the first and second connecting members may each comprise an opening for the passage of a fixing element, at least part of said openings being oblong in shape.
Les premiers organes de liaison peuvent être identiques aux deuxièmes organes de liaison, le nombre de premiers organes de liaison étant de préférence sensiblement égal au nombre de deuxièmes organes de liaison. Le nombre de premiers organes de liaison peut être d’environ 40. Le nombre de deuxièmes organes de liaison peut êtred’environ 40. Le nombre de premiers et de deuxièmes organes de liaison dépend de la taille, notamment du diamètre, de la pièce, du diamètre des vis de fixation utilisées, des efforts qui transitent, et des règles de conception. Ce nombre est donc variable selon l’application.The first connecting members may be identical to the second connecting members, the number of first connecting members preferably being substantially equal to the number of second connecting members. The number of first connecting members may be approximately 40. The number of second connecting members may be approximately 40. The number of first and second connecting members depends on the size, in particular the diameter, of the part, the diameter of the fixing screws used, the forces transmitted, and the design rules. This number is therefore variable depending on the application.
Les premiers organes de liaison peuvent être agencés en une première rangée annulaire et les deuxièmes organes de liaison sont agencés en une deuxième rangée annulaire, les premiers ou deuxièmes organes de liaison au sein de la première rangée annulaire ou au sein de la deuxième rangée annulaire étant de préférence équirépartis sur la circonférence annulaire de la paroi concernée.The first connecting members may be arranged in a first annular row and the second connecting members are arranged in a second annular row, the first or second connecting members within the first annular row or within the second annular row preferably being equally distributed over the annular circumference of the wall concerned.
Un premier organe de liaison et un deuxième organe de liaison adjacents pris respectivement dans la première rangée annulaire et dans la deuxième rangée annulaire sont avantageusement disposés sensiblement parallèlement et décalés circonférentiellement entre eux.A first connecting member and a second adjacent connecting member taken respectively in the first annular row and in the second annular row are advantageously arranged substantially parallel and circumferentially offset from each other.
La paroi annulaire externe amont présente de préférence une extrémité aval en vis-à-vis d’une extrémité amont de la paroi annulaire externe aval. Ainsi agencées, la paroi annulaire externe amont et la paroi annulaire externe aval forment radialement vers l’intérieur une surface d’écoulement du flux d’air primaire. Les deux parois sont avantageusement dépourvues de liaison directe l’une à l’autre. Les premiers et deuxièmes organes de liaison sont de préférence fixés à proximité des extrémités aval de la paroi annulaire externe amont et amont de la paroi annulaire externe aval, respectivement.The upstream outer annular wall preferably has a downstream end facing an upstream end of the downstream outer annular wall. Thus arranged, the upstream outer annular wall and the downstream outer annular wall form radially inwards a flow surface for the primary air flow. The two walls are advantageously devoid of direct connection to each other. The first and second connecting members are preferably fixed near the downstream ends of the upstream outer annular wall and upstream of the downstream outer annular wall, respectively.
L’ensemble de turbine peut comporter un système de joint d’étanchéité intercalé entre les parois annulaire externe amont et annulaire externe aval d’une part et la paroi annulaire interne amont d’autre part.The turbine assembly may include a sealing gasket system inserted between the upstream outer annular and downstream outer annular walls on the one hand and the upstream inner annular wall on the other hand.
Le système de joint d’étanchéité peut comporter au moins un joint métallique en forme disposé en aval des premiers organes de liaison et en amont des deuxièmes organes de liaison de manière à être en contact d’une part avec la paroi annulaire interne amont et d’autre part avec au moins une des parois annulaires externes amont et aval, de préférence avec les extrémités aval de la paroi annulaire externe amont et amont de la paroi annulaire externe aval.The sealing gasket system may comprise at least one shaped metal gasket arranged downstream of the first connecting members and upstream of the second connecting members so as to be in contact on the one hand with the upstream internal annular wall and on the other hand with at least one of the upstream and downstream external annular walls, preferably with the downstream ends of the upstream external annular wall and upstream of the downstream external annular wall.
Le système de joint d’étanchéité peut, en variante, comporter au moins un joint tresse disposé en aval des premiers organes de liaison et en amont des deuxièmes organes de liaison et présentant une dimension transversale choisie de manière à le mettre au contact avec d’une part la paroi annulaire interne amont et d’autre part avec au moins une des parois annulaires externes amont et aval, de préférence avec les extrémités aval de la paroi annulaire externe amont et amont de la paroi annulaire externe aval.The sealing joint system may, as a variant, comprise at least one braided joint arranged downstream of the first connecting members and upstream of the second connecting members and having a transverse dimension chosen so as to place it in contact with, on the one hand, the upstream internal annular wall and, on the other hand, with at least one of the upstream and downstream external annular walls, preferably with the downstream ends of the upstream external annular wall and upstream of the downstream external annular wall.
Le système de joint d’étanchéité peut, dans une autre variante, comporter au moins un joint tresse et un support dudit joint tresse disposés en aval des premiers organes de liaison et en amont des deuxièmes organes de liaison de telle sorte que le support de joint tresse est en contact avec la paroi annulaire interne amont et que le joint tresse est en contact avec au moins une des parois annulaires externes amont et aval, de préférence avec les extrémités aval de la paroi annulaire externe amont et amont de la paroi annulaire externe aval.The sealing gasket system may, in another variant, comprise at least one braided gasket and a support for said braided gasket arranged downstream of the first connecting members and upstream of the second connecting members such that the braided gasket support is in contact with the upstream internal annular wall and the braided gasket is in contact with at least one of the upstream and downstream external annular walls, preferably with the downstream ends of the upstream external annular wall and upstream of the downstream external annular wall.
La paroi annulaire externe aval est de préférence sensiblement conique, par exemple tronconique.The downstream external annular wall is preferably substantially conical, for example frustoconical.
La paroi annulaire externe amont peut comporter deux demi-anneaux assemblés entre eux de manière à recouvrir au moins partiellement la paroi annulaire interne amont, notamment à recouvrir entièrement une circonférence de ladite paroi annulaire interne amont et au moins partiellement axialement ladite paroi annulaire interne amont.The upstream external annular wall may comprise two half-rings assembled together so as to at least partially cover the upstream internal annular wall, in particular to completely cover a circumference of said upstream internal annular wall and at least partially axially said upstream internal annular wall.
La paroi annulaire externe amont, la paroi annulaire externe aval et/ou la paroi annulaire interne amont est/sont avantageusement réalisée(s) en un matériau composite à matrice céramique (CMC), de préférence la paroi annulaire externe amont, la paroi annulaire externe aval et la paroi annulaire interne amont sont réalisées en un matériau CMC.The upstream outer annular wall, the downstream outer annular wall and/or the upstream inner annular wall is/are advantageously made of a ceramic matrix composite (CMC) material, preferably the upstream outer annular wall, the downstream outer annular wall and the upstream inner annular wall are made of a CMC material.
Selon un autre aspect, il est proposé une turbine comportant un ensemble de turbine tel que défini plus haut.According to another aspect, there is provided a turbine comprising a turbine assembly as defined above.
Selon un autre aspect, il est proposé une turbomachine comportant une turbine telle que définie plus haut.According to another aspect, there is provided a turbomachine comprising a turbine as defined above.
D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels :Other features, details and advantages will become apparent upon reading the detailed description below, and upon analysis of the attached drawings, in which:
On a représenté sur la
Pour assembler entre elles les parois 50, 51 et 52, l’ensemble de turbine comporte des premiers organes de liaison 60a élastiquement déformables au moins selon une direction radiale et des deuxièmes organes de liaison 60b élastiquement déformables au moins selon une direction radiale. Les premiers organes de liaison 60a sont fixés d'une part à la paroi annulaire externe amont 50 et d'autre part à la paroi annulaire interne amont 51. Ainsi, la paroi annulaire externe amont 50 est fixée à la paroi annulaire interne amont 51 par l'intermédiaire de ces premiers organes de liaison 60a. Les premiers organes de liaison 60a sont disposés circonférentiellement comme visible sur la
Grâce à la présence des premiers et deuxièmes organes de liaison 60a et 60b et à leur souplesse, les dispersions géométriques des parois annulaires externes amont 50 et aval 52 et de la paroi annulaire interne amont 51 sont compensés.Thanks to the presence of the first and second connecting members 60a and 60b and to their flexibility, the geometric dispersions of the upstream external annular walls 50 and downstream 52 and of the upstream internal annular wall 51 are compensated.
De plus, en minimisant les contraintes d’installation dans les parois réalisées en CMC, dans cet exemple les parois 50, 51 et 52, on maximise les marges thermomécaniques en fonctionnement.Furthermore, by minimizing the installation constraints in the walls made of CMC, in this example walls 50, 51 and 52, the thermomechanical margins in operation are maximized.
Dans l'exemple illustré, les premiers organes de liaison 60a sont identiques entre eux et identiques aux deuxièmes organes de liaison 60b et tels que représentés isolément sur la
Dans l'exemple illustré, chaque premier organe de liaison 60a est réalisé en un matériau métallique et comporte deux pattes de fixation 61 et 62 et une portion intermédiaire 63 reliant les pattes 61 et 62. Les pattes de fixation 61 et 62 s'étendent à partir de la portion intermédiaire 63 dans des sens opposés de la direction circonférentielle, comme on peut le voir par exemple sur les figures 7 et 8. La portion intermédiaire 63 présente une forme généralement plane et comporte deux extrémités 64 et 65 fixées respectivement aux pattes de fixation 61 et 62, elles-mêmes respectivement fixées à la paroi annulaire interne amont 51 et à la paroi annulaire externe amont 50. Chaque premier organe de liaison 60a présente dans cet exemple une forme allongée disposée selon la direction circonférentielle avec deux bords longitudinaux parallèles. La largeur de chaque premier organe de liaison 60a est par exemple égale à 30 mm, la longueur de la portion intermédiaire 63 peut être égale à 42 mm, la longueur de la patte de fixation 61 peut être de 30 mm tandis que la longueur de la patte de fixation 62 peut être égale à 30 mm. L’épaisseur de chaque premier organe de liaison 60a est égale à 1 mm environ.In the illustrated example, each first connecting member 60a is made of a metallic material and comprises two fixing lugs 61 and 62 and an intermediate portion 63 connecting the lugs 61 and 62. The fixing lugs 61 and 62 extend from the intermediate portion 63 in opposite directions of the circumferential direction, as can be seen for example in FIGS. 7 and 8. The intermediate portion 63 has a generally planar shape and comprises two ends 64 and 65 fixed respectively to the fixing lugs 61 and 62, themselves respectively fixed to the upstream internal annular wall 51 and to the upstream external annular wall 50. Each first connecting member 60a has in this example an elongated shape arranged in the circumferential direction with two parallel longitudinal edges. The width of each first connecting member 60a is for example equal to 30 mm, the length of the intermediate portion 63 may be equal to 42 mm, the length of the fixing lug 61 may be 30 mm while the length of the fixing lug 62 may be equal to 30 mm. The thickness of each first connecting member 60a is equal to approximately 1 mm.
La portion intermédiaire 63 a une composante radiale non nulle comme visible, de telle sorte qu'il y a une différence de hauteur H radialement entre les pattes de fixation 61 et 62. Dans cet exemple, H est égal à environ 30 mm à l’état non monté. La hauteur H est bien entendu variable du fait de l’élasticité radiale du premier organe de liaison 60a et des contraintes radiales et/ou axiales à laquelle est soumis le premier organe de liaison 60a pris entre la paroi annulaire interne amont 51 et la paroi annulaire externe amont 50. Les pattes de fixation 61 et 62 sont sensiblement parallèles entre elles au moins à l'état non monté comme illustré sur la
Les pattes de fixation 61 et 62 du premier organe de fixation 60a comportent chacune une ouverture traversante, respectivement 66 et 67, pour le passage d'un élément de fixation tel qu'une vis de fixation, non illustré mais qui peut être du type de celui illustré sur la
Les deuxièmes organes de fixation 60b sont, comme indiqué, dans cet exemple, identiques aux premiers organes de fixation 60a. Ainsi, de la même manière, ils comportent des pattes de fixation 71 et 72 et une portion intermédiaire 73 reliant les pattes de fixation 71 et 72. Les pattes de fixation 71 et 72 s'étendent à partir de la portion intermédiaire 73 dans des sens opposés de la direction circonférentielle, comme on peut le voir par exemple sur la
La portion intermédiaire 73 a une composante radiale non nulle comme visible, de telle sorte qu'il y a une différence de hauteur H’ radialement entre les pattes de fixation 61 et 62, au moins à l’état non monté. Dans l’exemple illustré, H est égal à H’ à l’état non monté. La hauteur H’ est bien entendu variable du fait de l’élasticité radiale du deuxième organe de liaison 60b et des contraintes radiales et/ou axiales à laquelle est soumis le deuxième organe de liaison 60b pris entre la paroi annulaire interne amont 51 et la paroi annulaire externe aval 52. Les pattes de fixation 71 et 72 sont sensiblement parallèles entre elles au moins à l'état non monté. L'angle α’ formé entre la patte de fixation 71 et la portion intermédiaire 73 est, toujours dans cet exemple, égal à l'angle β’ formé entre la patte de fixation 72 et la portion intermédiaire 73. Dans l'exemple illustré, cet angle est égal à l’angle α ou β, c’est-à-dire 135° à l’état non monté.The intermediate portion 73 has a non-zero radial component as visible, such that there is a height difference H’ radially between the fixing lugs 61 and 62, at least in the unmounted state. In the example illustrated, H is equal to H’ in the unmounted state. The height H’ is of course variable due to the radial elasticity of the second connecting member 60b and the radial and/or axial stresses to which the second connecting member 60b is subjected taken between the upstream internal annular wall 51 and the downstream external annular wall 52. The fixing lugs 71 and 72 are substantially parallel to each other at least in the unmounted state. The angle α’ formed between the fixing lug 71 and the intermediate portion 73 is, still in this example, equal to the angle β’ formed between the fixing lug 72 and the intermediate portion 73. In the example illustrated, this angle is equal to the angle α or β, i.e. 135° in the unmounted state.
Les pattes de fixation 71 et 72 du deuxième organe de fixation 60b comportent chacune une ouverture traversante, respectivement 76 et 77, pour le passage d'un élément de fixation tel qu'une vis de fixation, non illustré mais qui peut être du type de celui illustré sur la
La souplesse des premiers et deuxièmes organes de liaison 60a et 60b est notamment liée à leur forme, leur épaisseur, le matériau avec lequel ils sont réalisés. Ainsi, la forme, l’épaisseur et le matériau et éventuellement d’autres paramètres des premiers et deuxièmes organes de liaison 60a et 60b sont choisis de manière à obtenir l’élasticité recherchée pour les premiers et deuxièmes organes de liaison 60a et 60b.The flexibility of the first and second connecting members 60a and 60b is notably linked to their shape, their thickness, the material with which they are made. Thus, the shape, the thickness and the material and possibly other parameters of the first and second connecting members 60a and 60b are chosen so as to obtain the desired elasticity for the first and second connecting members 60a and 60b.
Les premiers organes de liaison 60a sont, comme visible par exemple sur la
Les première et deuxième rangées annulaires 80 et 81 sont disposées parallèlement l'une à l'autre, comme visible notamment sur les figures 9 et 11. Un premier organe de liaison 60a et un deuxième organe de liaison 60b qui lui est le plus proche pris respectivement dans les première et deuxième rangées annulaires 80 et 81 sont décalés radialement comme visible en particulier sur la
Il est à noter que les premiers et deuxièmes organes de liaison 60a et 60b sont disposés de la même manière dans le sens circonférentiel. Cela signifie que les pattes de fixation 61 et 71 sont tournées dans le même sens de la direction circonférentielle à partir des portions intermédiaires respectives 63 et 73. De même, les pattes de fixation 62 et 72 sont tournées dans le même sens de la direction circonférentielle à partir des portions intermédiaires respectives 63 et 73.It is noted that the first and second connecting members 60a and 60b are arranged in the same manner in the circumferential direction. This means that the fixing legs 61 and 71 are rotated in the same direction of the circumferential direction from the respective intermediate portions 63 and 73. Similarly, the fixing legs 62 and 72 are rotated in the same direction of the circumferential direction from the respective intermediate portions 63 and 73.
Sur la
Par ailleurs, comme visible sur la
La montée en température lors du fonctionnement de la turbomachine génère une dilatation des premiers et deuxièmes organes de liaison 60a et 60b provoquant une légère rotation des parois annulaires externes amont 50 et aval 52 autour de l’axe longitudinal X, comme indiqué avec la flèche D sur la
L'ensemble de turbine peut encore comporter un système de joint d'étanchéité 90 intercalé entre les parois annulaire externe amont 50 et annulaire externe aval 52 d'une part et la paroi annulaire interne amont 51 d'autre part.The turbine assembly may also include a sealing gasket system 90 interposed between the upstream external annular wall 50 and downstream external annular wall 52 on the one hand and the upstream internal annular wall 51 on the other hand.
Selon un premier mode de réalisation illustré sur la
Dans l'exemple illustré sur la
Enfin, dans le mode de réalisation illustré sur la
La présente divulgation ne se limite pas aux exemples décrits ci-avant, seulement à titre d’exemple, mais elle englobe toutes les variantes que pourra envisager l’homme de l’art dans le cadre de la protection recherchée.This disclosure is not limited to the examples described above, only as an example, but it encompasses all the variations that a person skilled in the art may envisage within the framework of the protection sought.
Claims (15)
la partie amont (40a) comportant une paroi annulaire interne amont (51) et une paroi annulaire externe amont (50) entourant radialement la paroi annulaire interne amont (51),
la partie aval (40b) comportant une paroi annulaire externe aval (52),
dans lequel la paroi annulaire externe amont (50) est fixée à la paroi annulaire interne amont (51) par l’intermédiaire de premiers organes de liaison (60a) élastiquement déformables au moins selon une direction radiale, disposés circonférentiellement et fixés d’une part à la paroi annulaire externe amont (50) et d’autre part à la paroi annulaire interne amont (51), et
dans lequel la paroi annulaire externe aval (52) est fixée à la paroi annulaire interne amont (51) par l’intermédiaire de deuxièmes organes de liaison (60b) élastiquement déformables au moins selon une direction radiale,disposés circonférentiellement et fixés d’une part à la paroi annulaire externe aval (52) et d’autre part à la paroi annulaire interne amont (51).Turbomachine turbine assembly (10), comprising an ejection cone (40) comprising an upstream part (40a) and a downstream part (40b),
the upstream portion (40a) comprising an upstream internal annular wall (51) and an upstream external annular wall (50) radially surrounding the upstream internal annular wall (51),
the downstream part (40b) comprising a downstream external annular wall (52),
in which the upstream external annular wall (50) is fixed to the upstream internal annular wall (51) by means of first connecting members (60a) elastically deformable at least in a radial direction, arranged circumferentially and fixed on the one hand to the upstream external annular wall (50) and on the other hand to the upstream internal annular wall (51), and
in which the downstream external annular wall (52) is fixed to the upstream internal annular wall (51) by means of second connecting members (60b) elastically deformable at least in a radial direction , arranged circumferentially and fixed on the one hand to the downstream external annular wall (52) and on the other hand to the upstream internal annular wall (51).
Turbomachine comprising a turbine according to claim 14.
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FR3116306A1 (en) * | 2020-11-18 | 2022-05-20 | Safran Ceramics | Exhaust cone with resonators for a turbomachine |
-
2022
- 2022-07-11 FR FR2207114A patent/FR3137722A1/en active Pending
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