EP1496206B1 - Amélioration de la capacité de rétention d'une aube à attache marteau dissymétrique - Google Patents

Amélioration de la capacité de rétention d'une aube à attache marteau dissymétrique Download PDF

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EP1496206B1
EP1496206B1 EP04291705A EP04291705A EP1496206B1 EP 1496206 B1 EP1496206 B1 EP 1496206B1 EP 04291705 A EP04291705 A EP 04291705A EP 04291705 A EP04291705 A EP 04291705A EP 1496206 B1 EP1496206 B1 EP 1496206B1
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blade
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groove
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Claude Lejars
Jérome Mace
Bruce Pontoizeau
Patrick Reghezza
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Safran Aircraft Engines SAS
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SNECMA SAS
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/30—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers
    • F01D5/3023—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of radial insertion type, e.g. in individual recesses
    • F01D5/303—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of radial insertion type, e.g. in individual recesses in a circumferential slot
    • F01D5/3038—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of radial insertion type, e.g. in individual recesses in a circumferential slot the slot having inwardly directed abutment faces on both sides

Definitions

  • the invention relates to turbomachine bladed disks, arranged in a conical vein, such as those forming the last stages of a low pressure compressor of a double-flow double-flow turbojet engine with a high dilution ratio.
  • the radius of the vein of the primary flow decreases from upstream to downstream in the low pressure compressor.
  • the conicity of this vein is very high in the last stages.
  • the blades of these stages extend obliquely in the vein relative to the plane perpendicular to the axis of rotation of the compressor, that is to say, obliquely with respect to the direction of the centrifugal force.
  • the invention more specifically relates to bladed discs of this type in which the blades are retained by a hammer-type fastener in a peripheral groove of the disc, this groove being delimited by an upstream lip and a downstream lip, whose surfaces connected to the bottom.
  • the grooves form spans on which the flanks of the blade roots are supported during operation of the turbomachine, these bearing surfaces supporting reaction forces whose resultant is preferably in the plane of centrifugal forces.
  • EP 0 695 856 proposed an asymmetrical hammer clip, that is to say that the angle of the range of the upstream lip, which has the largest diameter, with respect to a plane perpendicular to the axis of rotation, is greater than 1 angle formed between the range of the downstream lip and said plane.
  • FIG. 4B of this document shows the blade-disk connection in the case where the blade, subjected to important axial stresses, pivots about the center of rotation C, constituted by the end of the range of the downstream lip.
  • the figure 1 reproduces Figure 4A of EP 0 695 856 .
  • 1 represents a blade whose dovetail-shaped foot 2 has an upstream flank 3a and a downstream flank 3b whose surfaces bear on bearing surfaces 4a, 4b of the inner faces of an upstream lip. 5 and a downstream lip which delimit a groove 7 formed at the periphery of a disc 12 and whose bottom 8 is connected to the bearing surfaces 4a and 4b by rounded surfaces 9a and 9b respectively.
  • the span 4a of the upstream lip 5 is located inside the geometric circle (C), and the surfaces common to the geometric circle (C) and the section of the upstream lip 5, by a plane containing the axis of rotation. of the disk, are in the form of a crescent having a maximum thickness e.
  • the object of the invention is to improve the retention capacity of an asymmetrical hammer blade of the type described above.
  • the invention more specifically relates to a method for improving the retention capacity of an asymmetrical hammer blade which extends in a conical vein and whose foot is retained in a peripheral groove of a disc, said groove having a lip upstream and a downstream lip having spans that extend in asymmetrical planes with respect to a plane perpendicular to the axis of rotation of said disk and on which the surfaces of the upstream and downstream sides of said foot are supported, the range of said upstream lip being connected to the bottom of said groove by a rounded surface and the upstream flank having in the vicinity of said rounded surface a heel located inside a geometric circle (C) of radius (R) centered on the axis of possible pivoting of said blade due to an axial bias, said geometric circle (C) cutting in the upstream lip a crescent of thickness e.
  • the section of the material removed from the disc 12 in the connection zone 9a between the bearing surface 4a of the upstream lip 5 and the bottom 8 of the groove 7 is represented by reference 20.
  • This material can be removed for example by milling , or by grinding.
  • This removal of material increases the space available under the heel 11 of the blade according to the prior art and makes it possible to replace the blade shown in FIG. figure 1 by a new dawn 30 shown on the figure 3 which has a heel 31, larger than the heel 11 of the blade according to the prior art.
  • This dawn 31 is, apart from the heel 31, identical to the dawn 1.
  • the dotted line on the figure 3 shows the section of the dawn according to the prior art.
  • the point 32 of the heel 31, the farthest from the center of rotation C is distant from this center by a distance R1 greater than R, and the geometric circle (C1) of center C and radius R1 cuts in the lip 5 a crescent which has a thickness e1 greater than that of the crescent shown on the figure 1 , which substantially improves the retention capacity of the modified blade 1 in the modified groove of the disk 12.

Landscapes

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Description

  • L'invention se rapporte aux disques aubagés de turbomachine, disposés dans une veine conique, tels que ceux formant les derniers étages d'un compresseur basse pression d'un turboréacteur double corps double flux à grand taux de dilution.
  • Dans les turboréacteurs à grand taux de dilution, le rayon de la veine du flux primaire diminue de l'amont vers l'aval dans le compresseur basse pression. La conicité de cette veine est très élevée au niveau des derniers étages. Les aubes de ces étages s'étendent obliquement dans la veine par rapport au plan perpendiculaire à l'axe de rotation du compresseur, c'est-à-dire obliquement par rapport à la direction de la force centrifuge.
  • L'invention concerne plus précisément les disques aubagés de ce type dans lesquels les aubes sont retenues par une attache de type marteau dans une gorge périphérique du disque, cette gorge étant délimitée par une lèvre amont et une lèvre aval, dont les surfaces raccordées au fond de la gorge forment des portées sur lesquelles les flancs des pieds d'aube sont en appui lors du fonctionnement de la turbomachine, ces portées supportant des efforts de réaction dont la résultante est de préférence dans le plan des forces centrifuges.
  • Pour obtenir ce résultat, EP 0 695 856 a proposé une attache marteau asymétrique, c'est-à-dire que l'angle de la portée de la lèvre amont, qui a le plus grand diamètre, par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe de rotation, est supérieur à l'angle formé entre la portée de la lèvre aval et ledit plan. La figure 4B de ce document montre la liaison aube-disque dans le cas où l'aube, soumise à des sollicitations axiales importantes, pivote autour du centre de rotation C, constitué par l'extrémité de la portée de la lèvre aval. La figure 1 reprend la figure 4A de EP 0 695 856 . On a représenté par la référence 1 une aube dont le pied 2 en forme de queue d'aronde comporte un flanc amont 3a et un flanc aval 3b dont des surfaces sont en appui sur des portées 4a, 4b des faces internes d'une lèvre amont 5 et d'une lèvre aval qui délimitent une gorge 7 formée à la périphérie d'un disque 12 et dont le fond 8 se raccorde aux portées 4a et 4b par des surfaces arrondies respectivement 9a et 9b.
  • En cas de sollicitations axiales importantes par suite d'un choc d'un débris sur la partie aérodynamique de l'aube 1, celle-ci a tendance à pivoter autour de l'extrémité amont C de la portée 4b de la lèvre aval 6. L'extrémité 10 du talon amont 11 du pied de l'aube 1, la plus éloignée du centre de rotation C, est sollicitée à décrire un cercle géométrique (C).
  • La portée 4a de la lèvre amont 5 est située à l'intérieur du cercle géométrique (C), et les surfaces communes au cercle géométrique (C) et à la section de la lèvre amont 5, par un plan contenant l'axe de rotation du disque, se présentent sous la forme d'un croissant ayant une épaisseur maximale e.
  • On conçoit aisément que si l'épaisseur e est faible et si l'angle A formé par la portée 4a et la tangente au cercle (C) à l'extrémité 10 est faible, les déformations de la lèvre amont 5 et du talon 11, par suite de sollicitations axiales importantes, peuvent entraîner l'échappement de l'aube 1.
  • Le but de l'invention est d'améliorer la capacité de rétention d'une aube à attache marteau asymétrique du type décrit ci-dessus.
  • L'invention concerne plus précisément un procédé pour améliorer la capacité de rétention d'une aube à attache marteau asymétrique qui s'étend dans une veine conique et dont le pied est retenu dans une gorge périphérique d'un disque, ladite gorge comportant une lèvre amont et une lèvre aval présentant des portées qui s'étendent dans des plans asymétriques par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe de rotation dudit disque et sur lesquelles les surfaces des flancs amont et aval dudit pied sont en appui, la portée de ladite lèvre amont étant raccordée au fond de ladite gorge par une surface arrondie et le flanc amont comportant au voisinage de ladite surface arrondie un talon situé à l'intérieur d'un cercle géométrique (C) de rayon (R) centré sur l'axe de pivotement possible de ladite aube par suite d'une sollicitation axiale, ledit cercle géométrique (C) découpant dans la lèvre amont un croissant d'épaisseur e.
  • Le procédé selon l'invention est caractérisé par le fait que :
    1. a) l'on modifie le raccord entre la portée de la lèvre amont et le fond de la gorge par enlèvement de matière dudit disque, et
    2. b) on équipe ledit disque avec des aubes dont le flanc amont présente un talon plus volumineux afin d'augmenter la valeur du rayon R et la valeur de la distance e.
  • D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple et en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
    • la figure 1, déjà décrite, représente, en coupe selon un plan contenant l'axe de rotation, une liaison aube/disque de l'état antérieur, dans une veine fortement conique, dans le cas où l'aube a tendance à pivoter hors de la gorge du disque par suite d'une sollicitation axiale,
    • la figure 2, semblable à la figure 1, montre les modifications apportées à la gorge du disque selon l'invention, et
    • la figure 3 montre les modifications apportées au pied de l'aube selon l'invention.
  • Sur la figure 2, on a représenté par la référence 20 la section de la matière enlevée du disque 12 dans la zone de raccordement 9a entre la portée 4a de la lèvre amont 5 et le fond 8 de la gorge 7. Cette matière peut être enlevée par exemple par fraisage, ou par meulage.
  • Cet enlèvement de matière augmente l'espace disponible sous le talon 11 de l'aube selon l'art antérieur et permet de remplacer l'aube montrée sur la figure 1 par une nouvelle aube 30 montrée sur la figure 3 qui présente un talon 31, plus volumineux que le talon 11 de l'aube selon l'art antérieur. Cette aube 31 est, en dehors du talon 31, identique à l'aube 1. La ligne pointillée sur la figure 3 montre la section de l'aube selon l'art antérieur.
  • Le point 32 du talon 31, le plus éloigné du centre de rotation C est distant de ce centre d'une distance R1 supérieure à R, et le cercle géométrique (C1) de centre C et de rayon R1 découpe dans la lèvre 5 un croissant qui a une épaisseur e1 supérieure à celle du croissant montré sur la figure 1, ce qui améliore de manière très substantielle la capacité de rétention de l'aube modifiée 1 dans la gorge modifiée du disque 12.
  • On voit aussi sur la figure 3 que l'angle A1 formé par la tangente au cercle (C1) au point 32 et la portée 4a de la lèvre amont 5 est plus grand que l'angle correspondant A de l'art antérieurCette figure 3 montre clairement que les faibles modifications apportées au disque 12 et à l'aube permettent d'augmenter de manière appréciable la valeur de l'angle A et l'épaisseur e du croissant.

Claims (1)

  1. Procédé pour améliorer la capacité de rétention d'une aube (1) à attache marteau asymétrique qui s'étend dans une veine conique et dont le pied (2) est retenu dans une gorge périphérique (7) d'un disque (12), ladite gorge comportant une lèvre amont (5) et une lèvre aval (6) présentant des portées (4a, 4b) qui s'étendent dans les plans asymétriques par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe de rotation dudit disque et sur lesquelles les surfaces (3a, 3b) des flancs amont et aval dudit pied sont en appui, la portée (4a) de ladite lèvre amont (5) étant raccordée au fond (8) de ladite gorge (7) par une surface arrondie (9a) et le flanc amont comportant au voisinage de ladite surface arrondie un talon (11) situé à l'intérieur d'un cercle géométrique (C) de rayon (R) centré sur l'axe de pivotement possible de ladite aube (1) par suite d'une sollicitation axiale, ledit cercle géométrique (C) découpant dans la lèvre amont (5) un croissant d'épaisseur e, caractérisé par le fait que :
    a) l'on modifie le raccord entre la portée (4a) de la lèvre amont (5) et le fond (8) de la gorge (7) par enlèvement de matière dudit disque, et
    b) on équipe ledit disque avec des aubes (30) dont le flanc amont (3a) présente un talon (31) plus volumineux afin d'augmenter la valeur du rayon (R) et la valeur de la distance e.
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