EP3265654B1 - Disque aubagé monobloc comportant un moyeu raccourci et une pièce de maintien - Google Patents

Disque aubagé monobloc comportant un moyeu raccourci et une pièce de maintien Download PDF

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EP3265654B1
EP3265654B1 EP16710261.5A EP16710261A EP3265654B1 EP 3265654 B1 EP3265654 B1 EP 3265654B1 EP 16710261 A EP16710261 A EP 16710261A EP 3265654 B1 EP3265654 B1 EP 3265654B1
Authority
EP
European Patent Office
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face
hub
filling member
offset
radial
Prior art date
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Active
Application number
EP16710261.5A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP3265654A1 (fr
Inventor
Philippe Gérard Edmond Joly
François Jean Comin
Laurent Jablonski
Damien MERLOT
Jean-Marc Claude Perrollaz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Safran Aircraft Engines SAS
Original Assignee
Safran Aircraft Engines SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Safran Aircraft Engines SAS filed Critical Safran Aircraft Engines SAS
Publication of EP3265654A1 publication Critical patent/EP3265654A1/fr
Application granted granted Critical
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Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • 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
    • F01D5/34—Rotor-blade aggregates of unitary construction, e.g. formed of sheet laminae
    • 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
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/30—Application in turbines
    • F05D2220/36—Application in turbines specially adapted for the fan of turbofan engines

Definitions

  • the invention relates to a fan disk of a turbojet type engine, the disk being of the blisk type, that is to say that it comprises a hub and blades forming a single piece indissociable.
  • a turbojet type engine with a double flow 1 such as that of the figure 1 , comprises an inlet sleeve 2 in which the air is admitted before being sucked by the blades of a fan 3. After passing the region of the fan, the air is divided into a central primary flow and a secondary flow that surrounds the primary flow.
  • the primary air flow then passes through a low pressure compressor 4 located immediately after the fan 3 while the secondary flow is propelled backwards to directly generate additional thrust by being blown around the primary flow.
  • the primary flow then passes through a high-pressure compressor 6, before reaching a chamber 7 where its combustion takes place after injection and vaporization of a fuel. After combustion, this primary flow is expanded in a high pressure turbine 8 and then in a low pressure turbine to drive in rotation the compression stages and the fan, before being expelled to the rear of the engine to generate thrust.
  • Each turbine and each compressor comprises a succession of stages each comprising a series of blades oriented radially and regularly spaced around a rotation shaft of the engine.
  • This central shaft or rotor which extends along a longitudinal axis AX carries the rotary elements of the turbine as well as the rotary elements of the compressor and the fan.
  • the blades of the blower may be elements attached to a disk, called a fan disk which is first fixed for example by splined connection to the motor shaft. After fixing the disk, the vanes are engaged by the front of the disk by being engaged in longitudinal grooves formed at the periphery of the disk and which are called cells.
  • FIG. figure 2 A portion of such a blisk, corresponding to an angular sector about the axis AX, is shown schematically in FIG. figure 2 .
  • Another example of a blisk is disclosed in the document US3501090 .
  • the object of the invention is to propose a new blisk structure.
  • the subject of the invention is a turbine blower disk for a turbomachine such as a turbojet engine, this blisk comprising a hub delimited by an upstream face and a downstream face with respect to the flow through the bladed disk in service, and an outer peripheral face and an internal peripheral face of revolution delimiting an internal opening of the hub, this hub bearing at its outer peripheral face of the blades, each blade having a leading edge and a trailing edge, the hub and the blades constituting a one-piece assembly, in which the upstream face and / or the downstream face is offset while being situated along the axis of rotation between the leading edges and the trailing edges of the blades, the bladed disk comprising an element filling element attached to the offset face, this filling member comprising an inner centering ferrule engaging in the inner opening of the hub, a radial portion pressing against the facing side and an outer ferrule extending in the extension of the outer peripheral face of the hub to extend this outer peripheral face.
  • the disk comprises a hub dedicated to the maintenance of blades being optimized to maximize the mechanical strength of these blades, and it is an added filling member which extends the cylindrical outer face of the hub into being dedicated to the guiding of the air vein having crossed the blades.
  • the shape and the material of the hub can thus be optimized specifically with respect to the mechanical strength of the blades, and the filling member can be made of another material and with another dimensioning to present in particular a reduced mass.
  • the subject of the invention is also a disk thus defined, in which the radial portion of the filling member comprises a series of radial segments spaced apart from each other, in which the remote face comprises, at its inner periphery, spurs protruding axially to extend the inner peripheral face, each radial segment of the radial portion engaging between two spurs, each spur having an inner groove to jointly define a discontinuous circumferential inner groove, and a locking ring engaging in said circumferential inner groove to block the filling member in position along the axis of rotation, the member being blocked between on the one hand the offset face against which its radial portion bears and on the other hand the ring against which is in support one edge of the centering shell.
  • the subject of the invention is also a disc thus defined, comprising at least one locking latch in rotation of the filling member, this latch being positioned between two consecutive spurs joining them together, this latch comprising a groove extending in the continuity of the grooves of the two spurs between which it is mounted to receive a corresponding portion of the locking ring, this latch having a locking face bearing against the offset face of the hub when the latch is in place, this locking face having a groove radial in which engages a portion of the radial segment located between the two spurs that this lock joins, to lock in rotation the filling member, the radial segment comprising at the latch a recess in which the lock engages to lock this lock radially.
  • each blade has on the side of its leading edge or its trailing edge an extension towards the axis of rotation through which it is connected to the offset face of the hub.
  • the outer ferrule comprises a series of festoons or notches in which engages each blade extension when the filling member is in place.
  • the invention also relates to a disk thus defined, having a seal along an edge of the outer ring to provide a seal between the outer ring and the hub with the blades that carries the hub.
  • the invention also relates to a disc thus defined, wherein it is the upstream face of the hub which is offset and equipped with the filling member.
  • the invention also relates to a disc thus defined, wherein it is the downstream face of the hub which is offset and equipped with the filling member.
  • the invention also relates to a turbomachine fan comprising a disk thus defined.
  • the invention also relates to a turbojet engine, comprising a bladed disk thus defined.
  • the blisk according to the invention which is partially represented in figure 3 11 is marked with a hub or rim 12 corresponding to its central portion, and which carries a series of blades, one of which appears in the figure 3 identified by 13.
  • the hub 12 which has a generally annular shape extending around its axis of rotation AX, forms a whole with the blades that it carries, that is to say a single piece piece resulting from the same manufacturing process .
  • This hub 12 has a frustoconical outer peripheral face 14 around the axis AX and from which the bases of each of the vanes which are spaced from each other around the axis AX start.
  • This hub 12 also has a through internal opening delimited by an inner face 15 of revolution which is here cylindrical.
  • the outer peripheral face 14 extends radially upstream towards the axis AX in an upstream face 16 in the form of a flat ring, and it extends downstream radially towards the axis AX in a downstream face 17 also in the form of a flat ring.
  • the upstream and downstream faces in the form of crowns are centered on the axis AX and oriented perpendicularly to this axis.
  • Each blade has a leading edge 18 and a trailing edge 19, the leading edges being those upstream to face the incident airflow, while the trailing edges are downstream of the leading edges. relative to the flow of air passing through the reactor in operation.
  • the hub 12 is hollowed out at its downstream portion, so that the downstream face 21 is offset along the axis AX towards the central region, with respect to the edges of the 19 leaking blades. This remote face is thus located along the axis AX between the leading edges 18 and the trailing edges 19 of the blades.
  • Each blade 13 is connected by its base to the outer peripheral surface 14 which is thus shorter than the blades along the axis AX. The distance between the upstream face 16 and the downstream face 17 is thus less than the length of the blades projected on the axis AX, also called rope.
  • each trailing edge 19 which is in the vicinity of the base of each blade 13 is thus located, along the axis AX, beyond the downstream face 17 of the hub 12.
  • each trailing edge 19 is extended radially towards the axis AX, below the peripheral face 14, so as to extend the downstream portion of pale towards the downstream face 17.
  • the blisk 11 is equipped with a filling member 21 pressed against the downstream face 17 and whose outer face extends in the extension of the face 14 of the hub 12 to extend this frustoconical face 14 to the level of the trailing edges 19 of the blades 13 or beyond.
  • This filling member 21 comprises an inner ferrule 22 of centering, this ferrule 22 having an edge extending by a radial portion 23 along the downstream face 17 to the peripheral face 14, and extending therein a frustoconical outer ferrule 24 .
  • the inner centering ring 22 is engaged in the cylindrical inner portion of the hub 12, along the inner face 15, to center the filling member with respect to the hub .
  • the frustoconical outer shell 24 is then positioned so that its outer face 26 forms a continuation of the outer face 14 of the hub 12.
  • the flow of air or vein passing through the blades 13 is thus delimited internally during its displacement, firstly by the frustoconical outer face 14 of the hub body 12 and then by the outer face 26 of the outer shell of the filling device.
  • These two frustoconical external faces 14, 26 extend in the extension of one another to form a continuous outer surface defining the vein passing through the blades.
  • the outer shell 24 has at its upstream edge a series of festoons or notches, marked by 27, which each correspond to one of the blades 13.
  • Each notch 27 is intended to surround an extension 20 of a blade 13 extending below the level of the cylindrical face 14, so that the outer shell 24 can have its outer face 26 at the same level as the face 14 it extends.
  • the fitting of the filling member 21 thus consists of engaging it from the rear of the hub 12 to press its portion 23 against the downstream face 17, while slightly pivoting it about the axis AX so as to engage the extensions 20 of the blades 13 which are inclined with respect to the axis AX, in the slots or notches 27.
  • a not shown seal is provided to be interposed between the edge of the outer shell 24, and the blades 13 or their lower extensions 20 and the downstream face 17, to prevent the passage of gas between the ferrule external 24 and the hub 12.
  • It may be a single globally circumferential joint that runs along the entire upstream edge of the outer shell by following the scalloped shape of this upstream edge, or a series of unitary joints each extending over a region corresponding to a festoon 27 of the outer shell 24.
  • the seal or the series of seals ensuring the seal between the hub 12 and the outer ferrule make it possible to fill a functional clearance which is provided between these parts so that the blades have a certain mobility in flexion when they are mechanically stressed.
  • the functional clearance filled by the seal has a thickness of between half and twice the blade thickness in the region where it is surrounded by the festoon.
  • the material of the seal may be chosen elastic or viscoelastic to participate in the dissipation of the energy absorbed by the blades.
  • a viscoelastic material it will be possible to choose a rubber, a silicone or a polymer elastomer or epoxy resin, which may be monolayer or multilayer having layers that may be made of different materials.
  • the seal constitutes the rounded or curved cross section connection portion which joins the blade with the outer ferrule and the downstream face.
  • the filling member 21 has its inner ferrule 22 which is centered on the inner face 15 of the hub 12 while being supported at the level of spurs 28 which protrude from the downstream face 17 to constitute extensions of the internal face 15.
  • the spurs 28 are regularly spaced from each other about the axis AX, each spur 28 being located in line with a corresponding blade 13.
  • each spur 28 has a groove 29 extending in a plane normal to the axis AX and opening in the inner face 15 to the axis AX.
  • the grooves 29 of the different spurs 28 thus jointly define a discontinuous internal groove adapted to receive an inner circumferential ring marked 31 in the figures.
  • the outer edge of this ring is engaged in these grooves 29 to lock in position while its inner edge protrudes inwardly so as to constitute a stopper protruding from the inner face 15 and against which bears the centering ferrule 22.
  • the ring 31 has ends 32, 33 bent radially outwardly, each of which locks against a corresponding face of a spur 28, in order to prevent rotation of this ring 31 about the axis AX by compared to the hub 12.
  • the ends of the rod are slightly spaced, so that they are supported on the faces of two contiguous spurs.
  • This ring 31 thus makes it possible to block the filling member 21 along the axis AX, the spurs 28 passing through openings in the radial portion 23 of the filling member to receive the ring at their radially inner faces.
  • the member 21 is held axially on the one hand by the face 17 against which its radial portion 23 is supported, and on the other hand by the ring 31 against which is in support of the inner ferrule 22, which makes it possible to immobilize it in both directions along the axis AX.
  • the filling member is also locked in rotation about the axis AX, relative to the hub 12 to which it is rigidly secured.
  • the radial portion 23 of the member 21 is formed of several radial segments 34 regularly spaced about the axis AX, and which define the openings through which the spurs when the filling member is in place.
  • Each radial segment has an inner end connected to the inner ferrule 22 and an outer end connected to the outer ferrule 24.
  • the number of radial segments 34 is identical to the number of spurs 28, so that each radial segment 34 runs along the downstream face 17 of the hub 12, extending between two consecutive spurs 28 protruding from this downstream face 17.
  • Two of the radial segments 34 of the rigid assembly constituted by the filling member 21 are locked by two latches located at 180 ° relative to each other about the axis AX.
  • this latch 36 has a lower face extending in the continuity of the inner surface 15 when it is in place, and it comprises a groove 37 opening into this inner face and extending perpendicularly to the axis. AX when the lock is in place.
  • the groove 37 of the lock 36 extends in the continuity of the grooves 29 of the spurs between which the lock 36 is installed, this groove 37 also receiving the rod 31 when the assembly is in place.
  • This latch 36 comprises a locking face which bears against the face 17 of the hub 12, this locking face comprising a groove extending radially with respect to the axis AX when the latch 36 is in place, this groove being dimensioned to receive a radial segment 34.
  • the radial segment 34 which engages in this groove has a recess 38 at this latch 36, wherein the latch 36 fits to be blocked radially when the assembly is in place.
  • the recess 38 of the radial segment 34 which blocks the latch 36 corresponds to a reduction in the thickness of this radial segment, measured parallel to the axis AX.
  • the radial segment 34 is engaged in the groove of the latch to lock the filling member in rotation relative to the hub 12, and the latch 36 is fitted into the recess 38 of the radial segment to be radially blocked.
  • the ring is then engaged in the groove 37 of the lock to block it so that it can not move parallel to the axis AX.
  • the assembly of the assembly consists in the first place to set up the filling member 21 against the downstream face 17 of the hub, while engaging the centering ferrule 22 in the hub.
  • the two locking latches can then be put in place, each between two consecutive spurs, to be diametrically opposed to the axis AX.
  • the establishment of a lock 36 is to position it vis-à-vis the space between the two consecutive spurs between which it must be installed, and move it parallel to the axis AX to nest on a portion of the radial segment 34 located between these two consecutive spurs.
  • the locking rod 31 can be installed by being engaged in the internal groove delimited by the grooves of the spurs and locks, to lock in position the filling member relative to the hub.
  • the filling member according to the invention offers a satisfactory resistance to centrifugal stresses because it is a single piece of revolution extending around the axis AX.
  • the filling member is positioned accurately relative to the blisk disk body, so that the outer face of the ferrule external extends precisely in the extension of the frustoconical outer face of the hub.
  • the retaining spurs of the ring are elements that protrude from the hub, which avoids making recesses in the hub that could generate as many areas of stress concentrations.
  • the blades Thanks to the functional clearance provided between the hub with the blades it carries and the outer shell, the blades retain at their rear portions the flexibility required to withstand the various operating constraints.
  • the bottom of the trailing edge of the blades to their nearest portions of the axis AX is released thanks to the functional play for the benefit of the flexibility required during a solicitation in case of impact of bird against the blades .
  • the filling member promotes the possibility of deformation of the blades under this effort.
  • the invention is applied to a hub comprising a downstream face which is offset, but it also applies to a hub whose upstream face is offset, the filling member being then fitted against the upstream face of the hub so as to extend the peripheral face of the hub upstream.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

    DOMAINE TECHNIQUE
  • L'invention concerne un disque de soufflante d'un moteur de type turboréacteur, ce disque étant du type aubagé monobloc, c'est-à-dire qu'il comporte un moyeu et des aubes formant une pièce unique indissociable.
    • ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
  • Un moteur de type turboréacteur à double flux 1 tel que celui de la figure 1, comporte une manche d'entrée 2 dans laquelle est admis l'air avant d'être aspiré par les pales d'une soufflante 3. Après avoir passé la région de la soufflante, l'air se divise en un flux primaire central et un flux secondaire qui entoure le flux primaire.
  • Le flux d'air primaire traverse ensuite un compresseur basse pression 4 situé immédiatement après la soufflante 3 alors que le flux secondaire est propulsé vers l'arrière pour directement générer une poussée additionnelle en étant soufflé autour du flux primaire.
  • Le flux primaire traverse ensuite un compresseur haute pression 6, avant d'atteindre une chambre 7 où a lieu sa combustion, après injection et vaporisation d'un carburant. Après combustion, ce flux primaire se détend dans une turbine haute pression 8 puis dans une turbine basse pression pour entrainer en rotation les étages de compression et la soufflante, avant d'être expulsé vers l'arrière du moteur pour générer une poussée.
  • Chaque turbine et chaque compresseur comporte une succession d'étages comportant chacun une série d'aubes orientées radialement et régulièrement espacées autour d'un arbre de rotation du moteur. Cet arbre central ou rotor qui s'étend selon un axe longitudinal AX porte les éléments rotatifs de la turbine ainsi que les éléments rotatifs du compresseur et de la soufflante.
  • Les aubes de la soufflante peuvent être des éléments rapportés sur un disque, appelé disque de soufflante qui est d'abord fixé par exemple par liaison cannelée à l'arbre du moteur. Après fixation du disque, les aubes sont emboîtées par l'avant du disque en étant engagées dans des rainures longitudinales réalisées en périphérie du disque et qui sont appelées alvéoles.
  • Dans le cas d'une soufflante à disque aubagé monobloc, la série d'aubes de la soufflante est portée par un moyeu en formant avec celui-ci une pièce unique et indissociable. Une partie d'un tel disque aubagé monobloc, correspondant à un secteur angulaire autour de l'axe AX, est représentée schématiquement dans la figure 2. Un autre exemple de disque aubagé est divulgué dans le document US3501090 .
  • Le but de l'invention est de proposer une nouvelle structure de disque aubagé.
    • EXPOSÉ DE L'INVENTION
  • A cet effet, l'invention a pour objet un disque aubagé de soufflante pour turbomachine telle qu'un turboréacteur, ce disque aubagé comprenant un moyeu délimité par une face amont et une face aval par rapport au flux traversant le disque aubagé en service ainsi qu'une face périphérique externe et une face périphérique interne de révolution délimitant une ouverture interne du moyeu, ce moyeu portant au niveau de sa face périphérique externe des pales, chaque pale ayant un bord d'attaque et un bord de fuite, le moyeu et les pales constituant un ensemble monobloc, dans lequel la face amont et/ou la face aval est déportée en étant située le long de l'axe de rotation entre les bords d'attaque et les bords de fuite des pales, le disque aubagé comprenant un organe de comblement rapporté sur la face déportée, cet organe de comblement comprenant une virole interne de centrage s'engageant dans l'ouverture interne du moyeu, une portion radiale se plaquant contre la face déportée et une virole externe s'étendant dans le prolongement de la face périphérique externe du moyeu pour prolonger cette face périphérique externe.
  • Avec cet agencement, le disque comporte un moyeu dédié au maintien de pales en étant optimisé pour maximiser la tenue mécanique de ces pales, et c'est un organe de comblement rapporté qui prolonge la face externe cylindrique du moyeu en étant dédiée au guidage de la veine d'air ayant traversé les pales. La forme et le matériau du moyeu peut ainsi être optimisés spécifiquement vis-à-vis de la tenue mécanique des pales, et l'organe de comblement peut être fabriqué dans un autre matériau et avec un autre dimensionnement pour présenter notamment une masse réduite.
  • L'invention a également pour objet un disque ainsi défini, dans lequel la portion radiale de l'organe de comblement comporte une série de segments radiaux espacés les uns des autres, dans lequel la face déportée comporte au niveau de sa périphérie interne des éperons dépassant axialement pour prolonger la face périphérique interne, chaque segment radial de la portion radiale s'engageant entre deux éperons, chaque éperon comportant une gorge interne pour délimiter conjointement une rainure interne circonférentielle discontinue, et un jonc de blocage s'engageant dans cette rainure interne circonférentielle pour bloquer l'organe de comblement en position le long de l'axe de rotation, l'organe étant bloqué entre d'une part la face déportée contre laquelle sa portion radiale est en appui et d'autre part le jonc contre lequel est en appui un bord de la virole de centrage.
  • L'invention a également pour objet un disque ainsi défini, comportant au moins un verrou de blocage en rotation de l'organe de comblement, ce verrou étant positionné entre deux éperons consécutifs en les réunissant, ce verrou comprenant une gorge s'étendant dans la continuité des gorges des deux éperons entre lesquels il est monté pour recevoir une portion correspondante du jonc de blocage, ce verrou comportant une face de blocage en appui contre la face déportée du moyeu lorsque ce verrou est en place, cette face de blocage comportant une rainure radiale dans laquelle s'engage une portion du segment radial situé entre les deux éperons que ce verrou réunit, pour bloquer en rotation l'organe de comblement, le segment radial comportant au niveau du verrou un décrochement dans lequel s'engage le verrou pour bloquer ce verrou radialement.
  • L'invention a également pour objet un disque ainsi défini, dans lequel chaque pale comporte du côté de son bord d'attaque ou de son bord de fuite un prolongement vers l'axe de rotation par lequel elle est raccordée à la face déportée du moyeu, et dans lequel la virole externe comporte une série de festons ou encoches dans lesquels s'engage chaque prolongement de pale lorsque l'organe de comblement est en place.
  • L'invention a également pour objet un disque ainsi défini, comportant un joint longeant un bord de la virole externe pour assurer une étanchéité entre la virole externe et le moyeu avec les pales que porte ce moyeu.
  • L'invention a également pour objet un disque ainsi défini, dans lequel c'est la face amont du moyeu qui est déportée et équipée de l'organe de comblement.
  • L'invention a également pour objet un disque ainsi défini, dans lequel c'est la face aval du moyeu qui est déportée et équipée de l'organe de comblement.
  • L'invention a également pour objet une soufflante de turbomachine comprenant un disque ainsi défini.
  • L'invention a également pour objet un moteur d'aéronef de type turboréacteur, comprenant un disque aubagé ainsi défini.
    • BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
    • La figure 1 est une vue d'ensemble d'un turboréacteur représenté en coupe longitudinale ;
    • La figure 2 est une vue partielle en perspective d'un disque aubagé monobloc selon l'Etat de la technique montrant un secteur angulaire de ce disque monobloc comprenant deux pales ;
    • La figure 3 est une vue partielle en coupe latérale d'un disque aubagé monobloc équipé d'un organe de comblement conformément à l'invention ;
    • La figure 4 est une vue partielle de la virole externe de l'organe de comblement équipant le disque aubagé conformément à l'invention ;
    • La figure 5 est une vue partielle en développé de la face aval du disque aubagé équipé de l'organe de comblement conformément à l'invention ;
    • La figure 6 est une vue partielle en coupe longitudinale du disque aubagé au niveau d'un éperon de fixation de l'organe de comblement conformément à l'invention ;
    • La figure 7 est une vue partielle en coupe longitudinale du disque aubagé au niveau d'un verrou de blocage de l'organe de comblement conformément à l'invention ;
    • La figure 8 est une vue partielle en coupe longitudinale du disque aubagé au niveau d'un segment radial de la portion radiale de l'organe de comblement conformément à l'invention.
    EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
  • Le disque aubagé selon l'invention qui est partiellement représenté en figure 3 en y étant repéré par 11 comporte un moyeu ou jante 12 correspondant à sa portion centrale, et qui porte une série de pales dont une apparaît dans la figure 3 en y étant repérée par 13.
  • Le moyeu 12 qui a une forme généralement annulaire s'étendant autour de son axe de rotation AX, forme un tout avec les aubes qu'il porte, c'est-à-dire une pièce monobloc unique issue d'un même processus de fabrication.
  • Ce moyeu 12 comporte une face périphérique externe 14 tronconique autour de l'axe AX, et dont partent les bases de chacune des aubes qui sont espacées les unes des autre autour de l'axe AX. Ce moyeu 12 comporte encore une ouverture interne traversante délimitée par une face interne 15 de révolution qui est ici cylindrique.
  • La face périphérique externe 14 se prolonge en amont radialement vers l'axe AX en une face amont 16 en forme de couronne plane, et elle se prolonge en aval radialement vers l'axe AX en une face aval 17 également en forme de couronne plane. Les faces amont et aval en forme de couronnes sont centrées sur l'axe AX et orientées perpendiculairement à cet axe.
  • Chaque aube comporte un bord d'attaque 18 et un bord de fuite 19, les bords d'attaque étant ceux situés en amont pour faire face au flux d'air incident, alors que les bords de fuite sont en aval des bords d'attaque par rapport au flux d'air traversant le réacteur en fonctionnement.
  • Le moyeu 12 est évidé au niveau de sa portion aval, de sorte que la face aval 21 est déportée le long de l'axe AX vers la région centrale, par rapport aux bords de fuite 19 des pales. Cette face déportée est ainsi située le long de l'axe AX entre les bordes d'attaque 18 et les bords de fuite 19 des aubes. Chaque pale 13 est raccordée par sa base à la surface périphérique externe 14 qui est ainsi plus courte que les pales le long de l'axe AX. La distance séparant la face amont 16 et la face aval 17 est ainsi inférieure à la longueur des pales projetée sur l'axe AX, encore appelée corde.
  • La portion de bord de fuite 19 qui est au voisinage de la base de chaque pale 13 est ainsi située, le long de l'axe AX, au-delà de la face aval 17 du moyeu 12. De plus, chaque bord de fuite 19 se prolonge radialement vers l'axe AX, en deçà de la face périphérique 14, de manière à prolonger la portion aval de pâle vers la face aval 17.
  • Ces prolongements des portions aval des pales 13 vers l'axe AX sont représentés dans la figure 3 en y étant repérés par 20. Ils permettent notamment d'éviter la formation de zones de concentration de contrainte.
  • Pour combler l'évidement de la portion arrière du moyeu 12, le disque aubagé 11 selon l'invention est équipé d'un organe de comblement 21 plaqué contre la face aval 17 et dont la face externe s'étend dans le prolongement de la face périphérique 14 du moyeu 12 afin de prolonger cette face tronconique 14 jusqu'au niveau des bords de fuite 19 des pales 13 voire au-delà.
  • Cet organe de comblement 21 comporte une virole interne 22 de centrage, cette virole 22 ayant un bord se prolongeant par une portion radiale 23 longeant la face aval 17 jusqu'à la face périphérique 14, et s'y prolongeant en une virole externe tronconique 24.
  • Lorsque l'organe de comblement est en place, comme dans les figures, la virole interne de centrage 22 est engagée dans la portion intérieure cylindrique du moyeu 12, en longeant la face interne 15, pour centrer l'organe de comblement par rapport au moyeu. La virole externe tronconique 24 est alors positionnée de sorte que sa face externe 26 forme une continuation de la face externe 14 du moyeu 12.
  • En fonctionnement, le flux d'air ou veine traversant les pales 13 est ainsi délimité intérieurement au cours de son déplacement, d'abord par la face externe tronconique 14 du corps de moyeu 12 et ensuite par la face externe 26 de la virole externe de l'organe de comblement. Ces deux faces externes tronconiques 14, 26 s'étendent dans le prolongement l'une de l'autre afin de constituer une surface externe continue délimitant la veine traversant les pales.
  • Comme visible sur la figure 4, la virole externe 24 comporte au niveau de son bord amont une série de festons ou encoches, repérées par 27, et qui correspondent chacun à l'une des pales 13. Chaque encoche 27 est destinée à entourer un prolongement 20 d'une pale 13 s'étendant sous le niveau de la face cylindrique 14, pour que la virole externe 24 puisse avoir sa face extérieure 26 au même niveau que la face 14 qu'elle prolonge.
  • Le montage de l'organe de comblement 21 consiste ainsi à l'engager depuis l'arrière du moyeu 12 pour plaquer sa portion 23 contre la face aval 17, tout en le faisant légèrement pivoter autour de l'axe AX de manière à engager les prolongements 20 des pales 13 qui sont inclinées par rapport à l'axe AX, dans les fentes ou encoches 27.
  • Complémentairement, un joint d'étanchéité non représenté est prévu pour être interposé entre le bord de la virole externe 24, et les pales 13 ou leurs prolongements inférieurs 20 ainsi que la face aval 17, afin d'éviter le passage de gaz entre la virole externe 24 et le moyeu 12.
  • Il peut s'agir d'un joint unique globalement circonférentiel qui longe tout le bord amont de la virole externe en épousant la forme festonnée de ce bord amont, ou bien d'une série de joints unitaires s'étendant chacun sur une région correspondant à un feston 27 de la virole externe 24.
  • Le joint ou la série de joints assurant l'étanchéité entre le moyeu 12 et la virole externe permettent de combler un jeu fonctionnel qui est prévu entre ces pièces pour que les pales disposent d'une certaine mobilité en flexion lorsqu'elles sont sollicitées mécaniquement. A titre d'ordre de grandeur, le jeu fonctionnel comblé par le joint a une épaisseur comprise entre la moitié et le double de l'épaisseur de pale dans la région où celle-ci est entourée par le feston.
  • Le matériau du joint peut être choisi élastique ou bien visco-élastique pour participer à la dissipation de l'énergie absorbée par les pales. Dans le cas d'un matériau viscoélastique on pourra choisir un caoutchouc, un silicone, polymère élastomère ou résine époxy, pouvant être monocouche, ou multicouches ayant des couches pouvant être constituées de matériaux différents.
  • D'une manière générale, le joint constitue la portion de raccordement à section transversale arrondie ou courbée qui réunit la pale avec la virole externe et la face aval.
  • Comme illustré schématiquement sur les figures 5 à 8, l'organe de comblement 21 a sa virole interne 22 qui est centrée sur la face interne 15 du moyeu 12 en étant en appui au niveau d'éperons 28 qui dépassent de la face aval 17 pour constituer des prolongements de la face interne 15. Les éperons 28 sont régulièrement espacés les uns des autres autour de l'axe AX, chaque éperon 28 étant situé au droit d'une pale 13 correspondante.
  • Complémentairement, chaque éperon 28 comporte une gorge 29 s'étendant selon un plan normal à l'axe AX et s'ouvrant dans la face intérieure 15 vers l'axe AX. Les gorges 29 des différents éperons 28 délimitent ainsi conjointement une rainure interne discontinue apte à recevoir un jonc circonférentiel interne repéré par 31 sur les figures. Le bord externe de ce jonc vient s'engager dans ces gorges 29 pour s'y bloquer en position alors que son bord interne dépasse vers l'intérieur de façon à constituer un arrêtoir dépassant de la face interne 15 et contre lequel vient en appui la virole de centrage 22.
  • Complémentairement, le jonc 31 comporte des extrémités 32, 33 recourbées radialement vers l'extérieur, qui viennent se bloquer chacune contre une face correspondante d'un éperon 28, afin d'empêcher une rotation de ce jonc 31 autour de l'axe AX par rapport au moyeu 12. Comme visible dans la figure 5, les extrémités du jonc sont faiblement espacées, de sorte qu'elles sont en appui sur les faces de deux éperons contigus.
  • Ce jonc 31 permet ainsi de bloquer l'organe de comblement 21 le long de l'axe AX, les éperons 28 traversant des ouvertures de la portion radiale 23 de l'organe de comblement pour recevoir le jonc au niveau de leurs faces radialement internes. Concrètement, l'organe 21 est maintenu axialement d'une part par la face 17 contre laquelle sa portion radiale 23 est en appui, et d'autre part par le jonc 31 contre lequel est en appui la virole interne 22, ce qui permet de l'immobiliser dans les deux sens le long de l'axe AX.
  • L'organe de comblement est aussi bloqué en rotation autour de l'axe AX, par rapport au moyeu 12 auquel il est rigidement solidarisé.
  • Plus particulièrement, la portion radiale 23 de l'organe 21 est formée de plusieurs segments radiaux 34 régulièrement espacés autour de l'axe AX, et qui délimitent les ouvertures traversées par les éperons lorsque l'organe de comblement est en place. Chaque segment radial a une extrémité interne raccordée à la virole interne 22 et une extrémité externe raccordée à la virole externe 24.
  • Le nombre de segments radiaux 34 est identique au nombre d'éperons 28, de sorte que chaque segment radial 34 longe la face aval 17 du moyeu 12 en s'étendant entre deux éperons 28 consécutifs dépassant de cette face aval 17.
  • Deux des segments radiaux 34 de l'ensemble rigide que constitue l'organe de comblement 21 sont bloqués par deux verrous situés à 180° l'un par rapport à l'autre autour de l'axe AX. Avantageusement, on pourra choisir trous verrous à 120°, ou encore quatre verrous à 90°. Il est encore possible de prévoir un verrou unique avec une masse rapportée à 180°, de manière à offrir un équilibrage approprié.
  • L'un de ces verrous apparaît dans les figures 5, 7 et 8 en y étant repéré par 36. Il présente une forme proche de celle de chaque éperon 28 dépassant de la face 17, et ses dimensions extérieures sont telles qu'il s'emboîte entre deux éperons consécutifs 28, de sorte qu'il réunit ces deux éléments pour former avec eux un ensemble continu.
  • Comme chaque éperon 28, ce verrou 36 comporte une face inférieure s'étendant dans la continuité de la surface interne 15 lorsqu'il est en place, et il comporte une gorge 37 débouchant dans cette face interne et s'étendant perpendiculairement à l'axe AX lorsque le verrou est en place. La gorge 37 du verrou 36 s'étend dans la continuité des gorges 29 des éperons entre lesquels ce verrou 36 est installé, cette gorge 37 recevant elle aussi le jonc 31 lorsque l'ensemble est en place.
  • Ce verrou 36 comporte une face de blocage qui est en appui contre la face 17 du moyeu 12, cette face de blocage comprenant une rainure s'étendant radialement par rapport à l'axe AX lorsque le verrou 36 est en place, cette rainure étant dimensionnée pour recevoir un segment radial 34.
  • Complémentairement à la rainure du verrou 36, le segment radial 34 qui s'engage dans cette rainure présente un décrochement 38 au niveau de ce verrou 36, dans lequel le verrou 36 s'emboîte pour être bloqué radialement lorsque l'ensemble est en place.
  • Comme visible sur la figure 8, le décrochement 38 du segment radial 34 qui bloque le verrou 36 correspond à une réduction de l'épaisseur de ce segment radial, mesurée parallèlement à l'axe AX.
  • Ainsi, lorsque le verrou 36 est en place en étant emboîté entre deux éperons consécutifs, le segment radial 34 est engagé dans la rainure du verrou pour bloquer en rotation l'organe de comblement par rapport au moyeu 12, et le verrou 36 est emboîté dans le décrochement 38 du segment radial pour être bloqué radialement. Complémentairement, et comme on l'aura compris, le jonc est alors engagé dans la gorge 37 du verrou pour le bloquer afin qu'il ne puisse pas se déplacer parallèlement à l'axe AX.
  • Le montage de l'ensemble consiste en premier lieu à mettre en place l'organe de comblement 21 contre la face aval 17 du moyeu, tout en engageant la virole de centrage 22 dans le moyeu. Les deux verrous de blocage peuvent alors être mis en place, chacun entre deux éperons consécutifs, pour être diamétralement opposés par rapport à l'axe AX. La mise en place d'un verrou 36 consiste à le positionner en vis-à-vis de l'espace séparant les deux éperons consécutifs entre lesquels il doit être installé, et à le déplacer parallèlement à l'axe AX pour l'emboîter sur une portion du segment radial 34 situé entre ces deux éperons consécutifs.
  • Une fois que les verrous ont été mis en place, le jonc de blocage 31 peut être installé en étant engagé dans la rainure interne délimitée par les gorges des éperons et des verrous, pour verrouiller en position l'organe de comblement par rapport au moyeu.
  • L'organe de comblement selon l'invention offre une tenue satisfaisante aux sollicitations centrifuges du fait qu'il s'agit d'une pièce unique de révolution s'étendant tout autour de l'axe AX.
  • Grâce à son centrage sur le moyeu via la virole interne, et à son appui sur la face aval du moyeu, l'organe de comblement est positionné de manière précise par rapport au corps de disque aubagé, de sorte que la face externe de la virole externe s'étend précisément dans le prolongement de la face externe tronconique du moyeu.
  • Les éperons de maintien du jonc sont des éléments qui dépassent du moyeu, ce qui évite de réaliser des évidements dans le moyeu qui seraient susceptible d'engendrer autant de zones de concentrations de contraintes.
  • Grâce au jeu fonctionnel prévu entre le moyeu avec les pales qu'il porte et la virole externe, les pales conservent au niveau de leurs portions arrières la flexibilité requise pour supporter les différentes contraintes de fonctionnement.
  • En particulier, le bas du bord de fuite des pales à leurs portions les plus proches de l'axe AX est libéré grâce au jeu fonctionnel au bénéfice de la flexibilité requise lors d'une sollicitation en cas d'impact d'oiseau contre les pales. L'organe de comblement favorise la possibilité de déformation des aubes sous cet effort.
  • Par ailleurs, dans l'exemple des figures, l'invention est appliquée à un moyeu comprenant une face aval qui est déportée, mais elle s'applique aussi bien à un moyeu dont la face amont est déportée, l'organe de comblement étant alors rapporté contre la face amont du moyeu de manière à prolonger la face périphérique du moyeu vers l'amont.

Claims (9)

  1. Disque aubagé (11) de soufflante pour turbomachine telle qu'un turboréacteur, ce disque aubagé (11) comprenant un moyeu (12) délimité par une face amont (16) et une face aval (17) par rapport au flux traversant le disque aubagé en service ainsi qu'une face périphérique externe (14) et une face périphérique interne (15) de révolution délimitant une ouverture interne du moyeu (12), ce moyeu (12) portant au niveau de sa face périphérique externe (14) des pales (13), chaque pale (13) ayant un bord d'attaque (18) et un bord de fuite (19), le moyeu (12) et les pales (13) constituant un ensemble monobloc, dans lequel la face amont (16) et/ou la face aval (17) est déportée en étant située le long de l'axe de rotation (AX) entre les bords d'attaque (18) et les bords de fuite (19) des pales (13), caractérisé en ce que le disque aubagé (11) comprend un organe de comblement (21) rapporté sur la face déportée, cet organe de comblement (21) comprenant une virole interne de centrage (22) s'engageant dans l'ouverture interne (15) du moyeu, une portion radiale (23) se plaquant contre la face déportée et une virole externe (24) s'étendant dans le prolongement de la face périphérique externe (14) du moyeu pour prolonger cette face périphérique externe.
  2. Disque selon la revendication 1, dans lequel la portion radiale (23) de l'organe de comblement (21) comporte une série de segments radiaux (34) espacés les uns des autres, dans lequel la face déportée (17) comporte au niveau de sa périphérie interne des éperons (28) dépassant axialement pour prolonger la face périphérique interne (15), chaque segment radial (34) de la portion radiale (23) s'engageant entre deux éperons (28), chaque éperon (28) comportant une gorge interne (29) pour délimiter conjointement une rainure interne circonférentielle discontinue, et un jonc de blocage (31) s'engageant dans cette rainure interne circonférentielle pour bloquer l'organe de comblement (21) en position le long de l'axe de rotation (AX), l'organe étant bloqué entre d'une part la face déportée (17) contre laquelle sa portion radiale (23) est en appui et d'autre part le jonc (31) contre lequel est en appui un bord de la virole de centrage (22).
  3. Disque selon la revendication 2, comportant au moins un verrou (36) de blocage en rotation de l'organe de comblement (21), ce verrou (36) étant positionné entre deux éperons (28) consécutifs en les réunissant, ce verrou (36) comprenant une gorge (37) s'étendant dans la continuité des gorges (29) des deux éperons (36) entre lesquels il est monté pour recevoir une portion correspondante du jonc de blocage (31), ce verrou (36) comportant une face de blocage en appui contre la face déportée du moyeu (12) lorsque ce verrou (36) est en place, cette face de blocage comportant une rainure radiale dans laquelle s'engage une portion du segment radial (34) situé entre les deux éperons (28) que ce verrou réunit, pour bloquer en rotation l'organe de comblement (21), le segment radial comportant au niveau du verrou (36) un décrochement dans lequel s'engage le verrou pour bloquer ce verrou (36) radialement.
  4. Disque selon l'une des revendications précédentes, dans lequel chaque pale (13) comporte du côté de son bord d'attaque (18) ou de son bord de fuite (19) un prolongement vers l'axe de rotation (AX) par lequel elle est raccordée à la face déportée du moyeu (12), et dans lequel la virole externe (24) comporte une série de festons ou encoches (27) dans lesquels s'engage chaque prolongement (20) de pale (13) lorsque l'organe de comblement (21) est en place.
  5. Disque selon la revendication 4 comportant un joint longeant un bord de la virole externe (24) pour assurer une étanchéité entre le virole externe (24) et le moyeu (12) avec les pales (13) que porte ce moyeu.
  6. Disque selon l'une des revendications précédentes, dans lequel c'est la face amont du moyeu (12) qui est déportée et équipée de l'organe de comblement (21).
  7. Disque selon l'une des revendications précédentes, dans lequel c'est la face aval du moyeu (12) qui est déportée et équipée de l'organe de comblement (21).
  8. Soufflante de turbomachine comprenant un disque selon l'une des revendications précédentes.
  9. Moteur d'aéronef de type turboréacteur, comprenant un disque aubagé selon l'une des revendications précédentes.
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