EP3123001B1 - Pièce de révolution pour un rotor de turbomachine, rotor de turbomachine, module de turbomachine et turbomachine associés - Google Patents

Pièce de révolution pour un rotor de turbomachine, rotor de turbomachine, module de turbomachine et turbomachine associés Download PDF

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EP3123001B1
EP3123001B1 EP15715335.4A EP15715335A EP3123001B1 EP 3123001 B1 EP3123001 B1 EP 3123001B1 EP 15715335 A EP15715335 A EP 15715335A EP 3123001 B1 EP3123001 B1 EP 3123001B1
Authority
EP
European Patent Office
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series
flank
tooth
grooves
blades
Prior art date
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EP15715335.4A
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German (de)
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EP3123001A1 (fr
Inventor
Nicolas TRAPPIER
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Safran Aircraft Engines SAS
Original Assignee
Safran Aircraft Engines SAS
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Publication date
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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
    • F01D5/3007—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of axial insertion type
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/70—Shape
    • F05D2250/72—Shape symmetric
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/70—Shape
    • F05D2250/73—Shape asymmetric

Definitions

  • the present invention relates to a part of revolution for a turbomachine rotor, and in particular a part comprising at its periphery an annular row of teeth which define between them grooves housing rotor blade feet.
  • This type of part is for example a rotor disc.
  • the state of the art includes documents EP-A2-2 549 061 , FR-A-485,943 , US-A-4,093,399 , US-A-2,920,864 , US-A1-2007 / 020102 and US-A-5,474,421 .
  • a turbomachine rotor disk comprises at its periphery an annular row of stitched grooves in which rotor blade roots are fitted.
  • Each blade usually has a blade connected by a platform to a foot.
  • This foot comprises two parts, a radially internal part called bulb and a radially external part called stilt.
  • the bulb of the foot is connected by its stilt to the platform of dawn.
  • the foot of a dawn may have a shape of fir or dovetail.
  • its bulb In the case of a dovetail dawn foot, its bulb includes a lobe and, in the case of a fir dawn foot, its bulb comprises two or three lobes. Each lobe is connected to another lobe or to the stilt of the foot by a neck, that is to say a part of smaller section or thickness.
  • This type of stapled disc can be used in a compressor or turbomachine turbine.
  • pine tree fasteners are used for relatively loaded turbines, that is to say for turbines at high speed or with a large section of vein, because there are more important constraints because of the centrifugal force more important.
  • the absolute criteria are respected but not the hierarchy of rupture because either the section is sufficient in the bulb 16 but not in the tooth 22, or the section is sufficient in the tooth 22 but not in the bulb 16.
  • a solution to this problem would be to increase the size of the sections in the necks 12, 14 of the bulbs 16 while increasing the size of the necks in the teeth 22.
  • the width or total circumferential dimension of the fastener is directly dictated by the shape of the vein as well as the number of blades 10. Modify the vein would cause losses of efficiency of the turbine, which would lead to losses of engine performance.
  • the present invention provides a simple, effective and economical solution to this problem.
  • the invention relates to a piece of revolution, such as a disk, for a turbomachine rotor, having an axis of revolution and having at its periphery an annular row of teeth which define between them grooves for housing the feet of the blades of the blades.
  • each tooth having a first lateral flank having at least two projecting portions of a blade root, separated from each other by a recessed portion, and a second lateral flank comprising at least two projecting portions of an adjacent blade root, separated from each other by a recessed portion, said at least two projections of the first side being located on circumferences centered on the axis of revolution of the revolution piece, and said at least two projecting portions of the second flank being located on circumferences centered on said axis of revolution, such that each tooth has, over substantially its entire length dimension udinale, a defect of symmetry with respect to a substantially radial median longitudinal plane, at least one of said circumferences of the protruding portions of the second flank of each tooth being located between the circumferences of the protruding portions of the first flank, and radially offset from these circumferences .
  • a substantially radial median longitudinal plane of an element (such as a tooth or a groove) of a part of revolution, a plane extending along a longitudinal axis of the element and that passes substantially in the middle of this element.
  • This plane has a substantially radial orientation with respect to a longitudinal axis or revolution of the part.
  • the longitudinal axis of the element can be substantially parallel to the longitudinal axis or revolution of the piece. In this case, the aforementioned plane extends along the longitudinal axis of the part.
  • each tooth of the rotor revolution piece such as a disk
  • each tooth of the rotor part is not symmetrical with respect to a substantially radial median longitudinal plane.
  • the invention makes it possible to design a turbine that is much more charged than in the prior art. It also allows the mounting and retention of blades having similar feet (fir) but having dimensional differences.
  • the stilts may here have close radial dimensions. Making bindings at different heights is penalizing for larger stilts because it is a mass addition and must be compensated by a larger attachment. Therefore, it is particularly advantageous to limit the offset to have the gains on the enlargement of the disc teeth without having too much penalty on the weighting of the blades with the largest stilts.
  • Each groove of the part may have, over substantially its entire longitudinal dimension, a symmetry with respect to a substantially radial median longitudinal plane.
  • the circumference of at least one of said projecting portions of the second sidewall substantially passes through a recessed portion of the first sidewall.
  • the circumferences of two adjacent projecting portions of the second side of each tooth may pass substantially respectively by two recessed portions of the first side of this tooth.
  • the grooves may have different depths or radial dimensions.
  • the grooves comprise a first series of identical grooves regularly distributed around the axis of revolution of the part, and a second series of grooves identical to each other, different from the grooves of the first series and evenly distributed around the axis. revolution of the workpiece, each groove of the first series being located between two grooves of the second series, and each groove of the second series being located between two grooves of the first series.
  • the present invention also relates to a turbomachine rotor, comprising an annular piece as described above and an annular row of vanes each comprising a blade connected to a fir-tree foot which is fitted into a groove of the part, each foot having a radially outer stub and a radially inner bulb, characterized in that the blade array comprises a first series of blades having stilts of radial dimension D5 and a second series of blades having stilts of radial dimension D6 greater than D5, each blade of the first series being located between two blades of the second series, and each blade of the second series being located between two blades of the first series.
  • the present invention also relates to a turbomachine module, such as a compressor or a turbine, comprising at least one annular piece or at least one rotor as described above.
  • a turbomachine module such as a compressor or a turbine, comprising at least one annular piece or at least one rotor as described above.
  • the present invention finally relates to a turbomachine, comprising at least one annular piece or at least one rotor as described above.
  • Figures 1 and 2 represent a rotor wheel 26 of a turbomachine, this wheel comprising a disk 24 carrying at its periphery an annular row of blades 10.
  • Each blade 10 comprises a blade 28 connected by a platform 30 to a foot 32 which is fitted into a groove 34 of the periphery of the disc 24.
  • the disc 24 comprises at its periphery an annular row of teeth 22 which define between them the grooves 34 for receiving the feet. 32
  • the number of grooves 34 or teeth 22 of the disc 24 is equal to the number of blades 10 it can wear.
  • the grooves 34 are obtained by broaching the outer periphery of the disc 24 and here have an orientation substantially parallel to the longitudinal or revolution axis A of the disc 24.
  • the blade roots 32 here have a double-lobed fir shape 36.
  • a blade root 32 comprises a radially outer stalk 38 and a radially inner bulb 16 which is connected by the stilt 38 to the platform of the blade. dawn 10.
  • Each blade root 32 comprises two necks 12, 14 (or parts of smaller thickness or section), a lower neck 12 between the two lobes 36 of the bulb 16, and an upper neck 14 between the upper lobe and the stilt 38
  • Each foot 32 has a symmetry with respect to a substantially radial median longitudinal plane P1.
  • Each tooth 22 of the disk 24 comprises two lateral flanks 40 which are shaped to cooperate with the feet 32 of adjacent blades 10 and to retain them radially in the grooves 34.
  • Each flank 40 of a tooth 22 here comprises two bearing surfaces 42, respectively upper and lower.
  • the upper span 42 forms a bearing face of a lateral face of the upper lobe of a blade root
  • the lower bearing surface 42 forms a bearing face of a lateral face of the lower lobe of this foot of dawn.
  • the staves 42 of a flank 40 are formed by protruding parts which extend over substantially the entire longitudinal dimension of the tooth 22, as can be seen in FIG. figure 1 .
  • the spans 42 of a flank 40 are separated from each other by a recessed portion which also extends over substantially the entire longitudinal dimension of the tooth 22.
  • each tooth 22 has a symmetry with respect to a substantially radial median longitudinal plane P2. Due to this symmetry, the recessed portions of the flanks 40 of the same tooth 22 are located substantially on a same circumference C1 centered on the axis A. These recessed portions define an upper neck 20 of the tooth 22.
  • the tooth 22 comprises a lower neck 18 between its lower surfaces 42 and the bottoms of the grooves 34.
  • each tooth 22 'of the disc 24' has, over substantially its entire longitudinal dimension, a defect of symmetry with respect to the substantially radial median longitudinal plane P2.
  • each tooth 22 ' comprises two lateral flanks 40', 40 "which are shaped to cooperate with the feet 32 of adjacent blades 10 ', 10" and to retain them radially in the grooves 34', 34 ".
  • Each flank 40 ', 40 "of a tooth 22' comprises two bearing surfaces 42, respectively upper and lower,
  • the upper bearing surface 42 forms a bearing surface of a lateral face of the upper lobe of a blade root, and the bottom span 42 forms a bearing face of a side face of the lower lobe of the blade root.
  • the bearing surfaces 42 of a tooth flank 40 ', 40 are formed by projecting portions which extend over substantially the entire longitudinal dimension of the tooth, as can be seen in FIG. figure 1 .
  • the bearing surfaces 42 of a flank 40 ', 40 are separated from each other by a recessed portion which also extends over substantially the entire longitudinal dimension of the tooth.
  • the lower bearing surface 42 of a flank 40 40 is separated from the bottom of the corresponding groove 34 ', 34" by another recessed portion which also extends over substantially the entire longitudinal dimension of the tooth.
  • the projecting upper portions of the flanks 40 ', 40 "of the same tooth 22' are not located on the same circumference. This is also the case of their lower projecting parts, their upper recessed parts and their lower recessed parts.
  • the upper projecting portion of a first flank 40 "(here the left flank of the tooth 22 ') is located on a circumference C3 which has a diameter greater than that of the circumference C4 passing by the upper projecting portion of the second flank 40 "(the right flank of the tooth 22 ').
  • This circumference C4 has a diameter greater than that of the circumference C5 passing through the upper recessed portion of the first flank 40 ", which itself has a diameter greater than that of the circumference C6 passing through the upper recessed portion of the second flank.
  • 40 ' This circumference C6 has a diameter greater than that of the circumference C7 passing through the lower projecting portion of the first flank 40', which itself has a diameter greater than that of the circumference C8 passing through the lower projecting portion of the second flank 40 '.
  • This circumference C8 substantially passes through the lower hollow portion of the first flank 40 ", and has a diameter greater than that of the circumference C9 passing through the lower recessed portion of the second flank 40 '.
  • the radial offset between the recessed portions of the flanks of each tooth makes it possible to increase the width of the teeth at these recessed portions and thus to improve the mechanical strength of the teeth.
  • the grooves 34 ', 34 "of the disc 24' are not all identical.
  • the disc 24 comprises grooves 34" of depth or radial dimension D1, and grooves 34 'of depth or radial dimension D2 which is greater than D1.
  • the grooves 34 ' are evenly distributed around the longitudinal axis of the disc 24' and each groove 34 'is situated between two grooves 34 "Similarly, the grooves 34" are evenly distributed around the longitudinal axis of the disc 24' and each groove 34 "is located between two grooves 34 '.
  • each groove 34 ', 34 "of the disk 24' has, over substantially its entire longitudinal dimension, a symmetry with respect to its substantially radial median longitudinal plane P1.
  • vanes 10 ', 10 "which together with the disc 24' form a rotor wheel are also not all identical.
  • the wheel comprises vanes 10 'whose feet each have a radial dimension D3, and vanes 10" whose feet each have a radial dimension D4 which is greater than D3.
  • the blades 10 ' are regularly distributed around the longitudinal axis of the disk 24' and each blade 10 'is situated between two blades 10 ".
  • the blades 10" are regularly distributed around the longitudinal axis of the disk 24' and each blade 10 "is located between two blades 10 '.
  • the bulbs 16 'of the blades 10' are substantially identical to those of the blades 10 '', the feet of the blades 10 'therefore differ from the feet of the blades 10 "by their stilts 38', 38", and in particular by the radial dimension of their stilts 38 ', 38 ".
  • the stilts 38 'of the blades 10' have a radial dimension D5 less than that D6 of the stilts 38 "of the blades 10".
  • the figure 5 represents an alternative embodiment of the invention which is similar to the embodiment of the figure 4 .
  • the foregoing description of the figure 4 applies to the figure 5 to the extent that it is not contradicted by the following.
  • the projecting portions of one of the flanks 40 ', 40 "of each tooth are substantially circumferentially aligned with the recessed portions of the other side of this tooth, and their recessed portions are also substantially circumferentially aligned with the projecting portions of the other sidewall.
  • the upper projecting portion of the second flank 40 ' is located on a circumference passing through the upper recessed portion of the first flank 40.
  • the lower projecting portion of the first flange 40 is located on a circumference passing through a recessed portion of the first flank 40".
  • the lower projecting portion of the second flank 40 ' is located on a circumference passing through the lower recessed portion of the first flank 40 ".
  • each tooth to have a relatively constant width or circumferential dimension over its entire radial extent, which is advantageous in terms of mechanical strength of the teeth.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

    DOMAINE TECHNIQUE
  • La présente invention concerne une pièce de révolution pour un rotor de turbomachine, et en particulier une pièce comportant à sa périphérie une rangée annulaire de dents qui définissent entre elles des rainures de logement de pieds d'aubes de rotor. Ce type de pièce est par exemple un disque de rotor.
    • ETAT DE L'ART
  • L'état de l'art comprend les documents EP-A2-2 549 061 , FR-A-485 943 , US-A-4 093 399 , US-A-2 920 864 , US-A1-2007/020102 et US-A-5 474 421 .
  • Un disque de rotor de turbomachine comprend à sa périphérie une rangée annulaire de rainures brochées dans lesquelles sont emmanchées des pieds d'aubes de rotor. Chaque aube comporte en général une pale reliée par une plate forme à un pied. Ce pied comprend deux parties, une partie radialement interne appelée bulbe et une partie radialement externe appelée échasse. Le bulbe du pied est relié par son échasse à la plateforme de l'aube.
  • Le pied d'une aube peut avoir une forme en sapin ou en queue d'aronde. Dans le cas d'un pied d'aube en queue d'aronde, son bulbe comprend un lobe et, dans le cas d'un pied d'aube en sapin, son bulbe comprend deux ou trois lobes. Chaque lobe est relié à un autre lobe ou à l'échasse du pied par un col, c'est-à-dire une partie de plus faible section ou épaisseur.
  • Ce type de disque à attaches brochées peut être utilisé dans un compresseur ou une turbine de turbomachine.
  • Classiquement, les attaches brochées en sapin sont utilisées pour des turbines relativement chargées, c'est-à-dire pour des turbines à fort régime ou à forte section de veine, car il y a des contraintes plus importantes à cause de la force centrifuge plus importante.
  • Plusieurs critères mécaniques sont à respecter dans ces attaches :
    • les critères absolus, c'est-à-dire la tenue des aubes et des dents du disque dans le domaine élastique ainsi que la tenue en fatigue vibratoire, fatigue oligocyclique et fluage pour toutes les conditions de vol normales ;
    • les critères relatifs, qui correspondent à la hiérarchie de rupture sur l'ensemble du rotor. En effet, il y a une hiérarchisation des contraintes qui doit être respectée dans l'aube et dans le disque. En cas de dysfonctionnement du moteur, la section possédant la plus forte contrainte de traction est la section la plus propice à la rupture. Le carter entourant la turbine doit retenir tous les éventuels débris émanant de la turbine, c'est pourquoi plus le débris d'aube est important, et plus le carter sera massif pour pouvoir le contenir. D'autre part, il ne doit pas y avoir de rupture de la dent du disque car cela pourrait provoquer une réaction en chaîne conduisant à un relâchement d'une grande partie des aubes. Pour résumer, en référence à la figure 3, la section avec la contrainte la plus forte doit se situer dans la pale de l'aube 10, les sections des cols inférieur 12 et supérieur 14 du bulbe 16 doivent avoir des contraintes inférieures à celle de la pale (σbi < σbs < σbp (contrainte basse pale)), et les sections des cols inférieur 18 et supérieur 20 de la dent 22 doivent avoir une contrainte relativement plus faible que celle de l'aube 10 ramenées à la limite élastique du matériau du disque 24 à la température de l'attache (σdi,s / ae du disque (limite élastique du matériau du disque) < σbp / σe de l'aube (limite élastique du matériau de l'aube)).
  • Dans certaines turbomachines, les critères absolus sont respectés mais pas la hiérarchie de rupture car soit la section est suffisante dans le bulbe 16 mais pas dans la dent 22, soit la section est suffisante dans la dent 22 mais pas dans le bulbe 16.
  • Une solution à ce problème consisterait à augmenter la taille des sections dans les cols 12, 14 des bulbes 16 tout en augmentant la taille des cols dans les dents 22. Or, la largeur ou dimension circonférentielle totale de l'attache (dent + bulbe) est directement dictée par la forme de la veine ainsi que le nombre d'aubes 10. Modifier la veine provoquerait des pertes de rendement de la turbine, ce qui conduirait à des pertes de performances du moteur.
  • La présente invention propose une solution simple, efficace et économique à ce problème.
    • EXPOSE DE L'INVENTION
  • L'invention concerne une pièce de révolution, telle qu'un disque, pour un rotor de turbomachine, présentant un axe de révolution et comportant à sa périphérie une rangée annulaire de dents qui définissent entre elles des rainures de logement de pieds d'aubes de rotor en sapin, chaque dent comportant un premier flanc latéral comportant au moins deux parties en saillie de retenue d'un pied d'aube, séparés l'un de l'autre par une partie en creux, et un second flanc latéral comportant au moins deux parties en saillie de retenue d'un pied d'aube adjacent, séparés l'un de l'autre par une partie en creux, lesdites au moins deux parties en saillie du premier flanc étant situées sur des circonférences centrées sur l'axe de révolution de la pièce de révolution, et lesdites au moins deux parties en saillie du second flanc étant situées sur des circonférences centrées sur ledit axe de révolution, telle que chaque dent présente, sur sensiblement toute sa dimension longitudinale, un défaut de symétrie par rapport à un plan longitudinal médian sensiblement radial, au moins une desdites circonférences des parties en saillie du second flanc de chaque dent étant située entre les circonférences des parties en saillie du premier flanc, et décalée radialement de ces circonférences.
  • Dans la présente demande, on entend par plan longitudinal médian sensiblement radial d'un élément (tel qu'une dent ou une rainure) d'une pièce de révolution, un plan qui s'étend le long d'un axe longitudinal de l'élément et qui passe sensiblement au milieu de cet élément. Ce plan a une orientation sensiblement radiale par rapport à un axe longitudinal ou de révolution de la pièce. L'axe longitudinal de l'élément peut être sensiblement parallèle à l'axe longitudinal ou de révolution de la pièce. Dans ce cas, le plan précité s'étend le long de l'axe longitudinal de la pièce.
  • Dans la technique antérieure, les dents d'une pièce de révolution de rotor, telle que d'un disque, présentent chacune une symétrie par rapport à un plan longitudinal médian sensiblement radial. Au contraire, selon l'invention, chaque dent de la pièce de rotor n'est pas symétrique par rapport à un plan longitudinal médian sensiblement radial. Ceci permet de résoudre le problème précité en facilitant une meilleure répartition des concentrations de contraintes dans les dents de la pièce. Cela permet par exemple d'avoir des largeurs ou dimensions circonférentielles aux cols des dents du disque plus importantes. Les sections des dents du disque peuvent être augmentées sans pour autant que soient diminuées les sections des bulbes des pieds d'aubes.
  • L'invention permet notamment de concevoir une turbine beaucoup plus chargée que dans la technique antérieure. Elle permet en outre d'autoriser le montage et la retenue d'aubes ayant des pieds similaires (en sapin) mais présentant des différences dimensionnelles.
  • Par opposition à la technique antérieure où on prévoit des aubes avec échasses de grande dimension radiale et des aubes avec échasses de plus petite dimension radiale pour un même disque de rotor, les échasses peuvent ici avoir des dimensions radiales proches. Faire des fixations à différentes hauteurs est pénalisant pour les échasses les plus grandes car c'est un ajout de masse et il faut donc compenser par une fixation plus grande. C'est pourquoi, il est particulièrement avantageux de limiter le décalage pour avoir les gains sur l'élargissement des dents du disque sans avoir de pénalité trop importante sur l'alourdissement des aubes avec les échasses les plus grandes. Par une disposition des dents telles que décrite dans la revendication principale, on parvient aux objectifs de l'invention.
  • Chaque rainure de la pièce peut présenter, sur sensiblement toute sa dimension longitudinale, une symétrie par rapport à un plan longitudinal médian sensiblement radial.
  • Dans un cas particulier de réalisation de l'invention, la circonférence d'au moins une desdites parties en saillie du second flanc passe sensiblement par une partie en creux du premier flanc. Les circonférences de deux parties en saillie adjacentes du second flanc de chaque dent peuvent passer sensiblement respectivement par deux parties en creux du premier flanc de cette dent.
  • Les rainures peuvent présenter des profondeurs ou dimensions radiales différentes.
  • De préférence, les rainures comprennent une première série de rainures identiques régulièrement réparties autour de l'axe de révolution de la pièce, et une seconde série de rainures identiques entre elles, différentes des rainures de la première série et régulièrement réparties autour de l'axe de révolution de la pièce, chaque rainure de la première série étant située entre deux rainures de la seconde série, et chaque rainure de la seconde série étant située entre deux rainures de la première série.
  • La présente invention concerne encore un rotor de turbomachine, comportant une pièce annulaire telle que décrite ci-dessus et une rangée annulaire d'aubes qui comportent chacune une pale reliée à un pied en sapin qui est emmanché dans une rainure de la pièce, chaque pied comportant une échasse radialement externe et un bulbe radialement interne, caractérisé en ce que la rangée d'aubes comprend une première série d'aubes ayant des échasses de dimension radiale D5 et une seconde série d'aubes ayant des échasses de dimension radiale D6 supérieure à D5, chaque aube de la première série étant située entre deux aubes de la seconde série, et chaque aube de la seconde série étant située entre deux aubes de la première série.
  • La présente invention concerne également un module de turbomachine, tel qu'un compresseur ou une turbine, comportant au moins une pièce annulaire ou au moins un rotor tel que décrit ci-dessus.
  • La présente invention concerne enfin une turbomachine, comportant au moins une pièce annulaire ou au moins un rotor tel que décrit ci-dessus.
    • DESCRIPTION DES FIGURES
  • L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels :
    • la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un rotor de turbomachine, et en particulier d'une roue de rotor, selon la technique antérieure,
    • la figure 2 est une vue schématique partielle en perspective et à plus grande échelle du disque de la roue de rotor de la figure 1,
    • la figure 3 est une vue schématique de dents d'un disque de rotor selon la technique antérieure,
    • la figure 4 est une vue schématique de dents d'un disque de rotor selon l'invention, et
    • la figure 5 est une vue schématique similaire à celle de la figure 4 et montrant une variante de réalisation de l'invention.
    DESCRIPTION DETAILLEE
  • On se réfère d'abord aux figures 1 et 2 qui représentent une roue de rotor 26 d'une turbomachine, cette roue comportant un disque 24 portant à sa périphérie une rangée annulaire d'aubes 10.
  • Chaque aube 10 comprend une pale 28 reliée par une plate forme 30 à un pied 32 qui est emmanché dans une rainure 34 de la périphérie du disque 24.
  • Le disque 24 comprend à sa périphérie une rangée annulaire de dents 22 qui définissent entre elles les rainures 34 de réception des pieds 32 des aubes 10. Le nombre de rainures 34 ou de dents 22 du disque 24 est donc égal au nombre d'aubes 10 qu'il peut porter.
  • Les rainures 34 sont obtenues par brochage de la périphérie externe du disque 24 et ont ici une orientation sensiblement parallèle à l'axe longitudinal ou de révolution A du disque 24.
  • Comme cela est mieux visible en figure 3, les pieds d'aubes 32 ont ici une forme en sapin à deux lobes 36. Un pied d'aube 32 comprend une échasse 38 radialement externe et un bulbe 16 radialement interne qui est relié par l'échasse 38 à la plate forme de l'aube 10.
  • Chaque pied d'aube 32 comprend deux cols 12, 14 (ou parties de plus faible épaisseur ou section), un col inférieur 12 entre les deux lobes 36 du bulbe 16, et un col supérieur 14 entre le lobe supérieur et l'échasse 38. Chaque pied 32 présente une symétrie par rapport à un plan longitudinal médian sensiblement radial P1.
  • Chaque dent 22 du disque 24 comprend deux flancs latéraux 40 qui sont conformés pour coopérer avec les pieds 32 d'aubes 10 adjacentes et pour les retenir radialement dans les rainures 34.
  • Chaque flanc 40 d'une dent 22 comprend ici deux portées 42 respectivement supérieure et inférieure. La portée supérieure 42 forme une face d'appui d'une face latérale du lobe supérieur d'un pied d'aube, et la portée inférieure 42 forme une face d'appui d'une face latérale du lobe inférieur de ce pied d'aube.
  • Les portées 42 d'un flanc 40 sont formées par des parties en saillie qui s'étendent sur sensiblement toute la dimension longitudinale de la dent 22, comme cela est visible en figure 1. Les portées 42 d'un flanc 40 sont séparées l'une de l'autre par une partie en creux qui s'étend également sur sensiblement toute la dimension longitudinale de la dent 22.
  • Dans la technique antérieure, comme cela est visible en figure 3, chaque dent 22 présente une symétrie par rapport à un plan longitudinal médian sensiblement radial P2. Du fait de cette symétrie, les parties en creux des flancs 40 d'une même dent 22 sont situées sensiblement sur une même circonférence C1 centrée sur l'axe A. Ces parties en creux définissent un col supérieur 20 de la dent 22. La dent 22 comprend un col inférieur 18 entre ses portées inférieures 42 et les fonds des rainures 34.
  • On comprend qu'il n'est pas possible d'augmenter la taille des sections dans les cols 12, 14 des bulbes 16 tout en augmentant la taille des cols 18, 20 dans les dents 22. On comprend également que les largeurs des dents, au niveau de ses parties en creux (circonférence C1), sont faibles, ce qui a tendance à fragiliser leurs dents.
  • Comme cela est visible en figure 4, la présente invention permet de remédier à ce problème grâce au fait que chaque dent 22' du disque 24' présente, sur sensiblement toute sa dimension longitudinale, un défaut de symétrie par rapport au plan longitudinal médian sensiblement radial P2.
  • Comme décrit précédemment, chaque dent 22' comprend deux flancs latéraux 40', 40" qui sont conformés pour coopérer avec les pieds 32 d'aubes 10', 10" adjacentes et pour les retenir radialement dans les rainures 34', 34".
  • Chaque flanc 40', 40" d'une dent 22' comprend deux portées 42 respectivement supérieure et inférieure. La portée supérieure 42 forme une face d'appui d'une face latérale du lobe supérieur d'un pied d'aube, et la portée inférieure 42 forme une face d'appui d'une face latérale du lobe inférieur de ce pied d'aube.
  • Les portées 42 d'un flanc de dent 40', 40" sont formées par des parties en saillie qui s'étendent sur sensiblement toute la dimension longitudinale de la dent, comme cela est visible en figure 1. Les portées 42 d'un flanc 40', 40" sont séparées l'une de l'autre par une partie en creux qui s'étend également sur sensiblement toute la dimension longitudinale de la dent. La portée inférieure 42 d'un flanc 40', 40" est séparée du fond de la rainure 34', 34" correspondante par une autre partie en creux qui s'étend également sur sensiblement toute la dimension longitudinale de la dent.
  • Comme cela est visible dans le dessin, les parties en saillie supérieures des flancs 40', 40" d'une même dent 22' ne sont pas situées sur une même circonférence. C'est également le cas de leurs parties en saillie inférieures, de leurs parties en creux supérieure et de leurs parties en creux inférieure. Au contraire, dans l'exemple représenté, la partie en saillie supérieure d'un premier flanc 40" (ici le flanc gauche de la dent 22') est située sur une circonférence C3 qui a un diamètre supérieur à celui de la circonférence C4 passant par la partie en saillie supérieure du second flanc 40" (le flanc droit de la dent 22'). Cette circonférence C4 a un diamètre supérieur à celui de la circonférence C5 passant par la partie en creux supérieure du premier flanc 40", qui a elle-même un diamètre supérieur à celui de la circonférence C6 passant par la partie en creux supérieure du second flanc 40'. Cette circonférence C6 a un diamètre supérieur à celui de la circonférence C7 passant par la partie en saillie inférieure du premier flanc 40", qui a elle-même un diamètre supérieur à celui de la circonférence C8 passant par la partie en saillie inférieure du second flanc 40'. Cette circonférence C8 passe sensiblement par la partie en creux inférieure du premier flanc 40", et a un diamètre supérieur à celui de la circonférence C9 passant par la partie en creux inférieure du second flanc 40'.
  • Le décalage radial entre les parties en creux des flancs de chaque dent permet d'augmenter la largeur des dents au niveau des ces parties en creux et donc d'améliorer la tenue mécanique des dents.
  • De plus, comme cela est visible dans le dessin, les rainures 34', 34" du disque 24' ne sont pas toutes identiques. Le disque 24 comprend des rainures 34" de profondeur ou dimension radiale D1, et des rainures 34' de profondeur ou dimension radiale D2 qui est supérieure à D1.
  • Les rainures 34' sont régulièrement réparties autour de l'axe longitudinal du disque 24' et chaque rainure 34' est située entre deux rainures 34". De même, les rainures 34" sont régulièrement réparties autour de l'axe longitudinal du disque 24' et chaque rainure 34" est située entre deux rainures 34'.
  • Comme dans la technique antérieure, chaque rainure 34', 34" du disque 24' présente, sur sensiblement toute sa dimension longitudinale, une symétrie par rapport à son plan longitudinal médian sensiblement radial P1.
  • Les aubes 10', 10" qui forment, avec le disque 24', une roue de rotor ne sont pas non plus toutes identiques. La roue comprend des aubes 10' dont les pieds ont chacun une dimension radiale D3, et des aubes 10" dont les pieds ont chacun une dimension radiale D4 qui est supérieure à D3.
  • Les aubes 10' sont régulièrement réparties autour de l'axe longitudinal du disque 24' et chaque aube 10' est située entre deux aubes 10". De même, les aubes 10" sont régulièrement réparties autour de l'axe longitudinal du disque 24' et chaque aube 10" est située entre deux aubes 10'.
  • Les bulbes 16' des aubes 10' sont sensiblement identiques à ceux des aubes 10". Les pieds des aubes 10' diffèrent donc des pieds des aubes 10" par leurs échasses 38', 38", et en particulier par la dimension radiale de leurs échasses 38', 38". Les échasses 38' des aubes 10' ont une dimension radiale D5 inférieure à celle D6 des échasses 38" des aubes 10".
  • Le montage des aubes 10', 10" sur le disque 24' est réalisé comme dans la technique antérieure, par emmanchement des pieds des aubes dans les rainures 34', 34" du disque 22', de façon à ce que les aubes 10" dont les pieds ont la plus grande dimension radiale D4 soient montées dans les rainures 34' de plus grande dimension radiale D2, et donc que les aubes 10' dont les pieds ont la plus petite dimension radiale D3 soient montées dans les rainures 34" de plus petite dimension radiale D1.
  • La figure 5 représente une variante de réalisation de l'invention qui est similaire au mode de réalisation de la figure 4. La description qui précède, relative à la figure 4 s'applique à la figure 5, dans la mesure où elle n'est pas contredite par ce qui suit.
  • Dans l'exemple représenté, les parties en saillie d'un des flancs 40', 40" de chaque dent sont alignées sensiblement en direction circonférentielle avec les parties en creux de l'autre flanc de cette dent, et leurs parties en creux sont également alignées sensiblement en direction circonférentielle avec les parties en saillie de l'autre flanc.
  • La partie en saillie supérieure du second flanc 40' est située sur une circonférence passant par la partie en creux supérieure du premier flanc 40". La partie en saillie inférieure du premier flanc 40" est située sur une circonférence passant par une partie en creux du second flanc 40'. La partie en saillie inférieure du second flanc 40' est située sur une circonférence passant par la partie en creux inférieure du premier flanc 40".
  • Cette configuration permet à chaque dent d'avoir une largeur ou dimension circonférentielle relativement constante sur toute son étendue radiale, ce qui est avantageux en termes de tenue mécanique des dents.

Claims (9)

  1. Pièce de révolution, telle qu'un disque (24'), pour un rotor de turbomachine, présentant un axe de révolution (A) et comportant à sa périphérie une rangée annulaire de dents (22') qui définissent entre elles des rainures (34', 34") de logement de pieds d'aubes de rotor (10', 10") en sapin, chaque dent comportant un premier flanc latéral (40") comportant au moins deux parties en saillie de retenue d'un pied d'aube, séparés l'un de l'autre par une partie en creux, et un second flanc latéral (40') comportant au moins deux parties en saillie (42) de retenue d'un pied d'aube adjacent, séparés l'un de l'autre par une partie en creux, lesdites au moins deux parties en saillie du premier flanc étant situées sur des circonférences (C3, C7) centrées sur l'axe de révolution de la pièce de révolution, et lesdites au moins deux parties en saillie du second flanc étant situées sur des circonférences (C4, C8) centrées sur ledit axe de révolution, telle que chaque dent présente, sur sensiblement toute sa dimension longitudinale, un défaut de symétrie par rapport à un plan longitudinal médian sensiblement radial (P2), caractérisée en au moins une (C4) desdites circonférences des parties en saillie du second flanc de chaque dent étant située entre les circonférences (C3, C7) des parties en saillie du premier flanc, et décalée radialement de ces circonférences.
  2. Pièce de révolution selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque rainure (34', 34") présente, sur sensiblement toute sa dimension longitudinale, une symétrie par rapport à un plan longitudinal médian sensiblement radial (P1).
  3. Pièce de révolution selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la circonférence (C8) d'au moins une desdites parties en saillie du second flanc (40') de chaque dent passe sensiblement par une partie en creux du premier flanc (40") de cette dent.
  4. Pièce de révolution selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les circonférences de deux parties en saillie adjacentes du second flanc de chaque dent passent sensiblement respectivement par deux parties en creux du premier flanc de cette dent.
  5. Pièce de révolution selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les rainures (34', 34") présentent des profondeurs ou dimensions radiales (D1, D2) différentes.
  6. Pièce de révolution selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les rainures (34', 34") comprennent une première série de rainures (34') identiques régulièrement réparties autour de l'axe de révolution de la pièce, et une seconde série de rainures (34") identiques entre elles, différentes de celles de la première série et régulièrement réparties autour de l'axe de révolution de la pièce, chaque rainure de la première série étant située entre deux rainures de la seconde série, et chaque rainure de la seconde série étant située entre deux rainures de la première série.
  7. Rotor de turbomachine, comportant une pièce de révolution selon l'une des revendications précédentes et une rangée annulaire d'aubes (10', 10") qui comportent chacune une pale reliée à un pied en sapin qui est emmanché dans une rainure de la pièce, chaque pied comportant une échasse (38', 38") radialement externe et un bulbe radialement interne, caractérisé en ce que la rangée d'aubes comprend une première série d'aubes ayant des échasses de dimension radiale D5 et une seconde série d'aubes ayant des échasses de dimension radiale D6 supérieure à D5, chaque aube de la première série étant située entre deux aubes de la seconde série, et chaque aube de la seconde série étant située entre deux aubes de la première série.
  8. Module de turbomachine, tel qu'un compresseur ou une turbine, comportant au moins une pièce de révolution selon l'une des revendications 1 à 6 ou au moins un rotor selon la revendication 7.
  9. Turbomachine, comportant au moins une pièce de révolution selon l'une des revendications 1 à 6 ou au moins un rotor selon la revendication 7.
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