EP3976928A1 - Ensemble pour turbomachine - Google Patents

Ensemble pour turbomachine

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EP3976928A1
EP3976928A1 EP20728038.9A EP20728038A EP3976928A1 EP 3976928 A1 EP3976928 A1 EP 3976928A1 EP 20728038 A EP20728038 A EP 20728038A EP 3976928 A1 EP3976928 A1 EP 3976928A1
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EP
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rotor
longitudinal axis
radially
radial thickness
assembly according
Prior art date
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EP20728038.9A
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EP3976928B1 (fr
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Philippe Gérard Edmond JOLY
Romain Nicolas LAGARDE
Jean-Marc Claude Perrollaz
Laurent Jablonski
François Jean Comin
Edouard Antoine Dominique Marie DE JAEGHERE
Charles Jean-Pierre Douguet
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Safran Aircraft Engines SAS
Original Assignee
Safran Aircraft Engines SAS
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Publication date
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Publication of EP3976928B1 publication Critical patent/EP3976928B1/fr
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    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/26—Antivibration means not restricted to blade form or construction or to blade-to-blade connections or to the use of particular materials
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    • F01D5/225—Blade-to-blade connections, e.g. for damping vibrations by shrouding
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    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/96—Preventing, counteracting or reducing vibration or noise

Definitions

  • the present invention relates to an assembly for a turbomachine.
  • the invention more specifically relates to an assembly for a turbomachine comprising a damper.
  • a turbomachine known from the state of the art comprises a casing and a fan capable of being rotated relative to the casing, about a longitudinal axis, by means of a fan shaft.
  • the fan comprises a disc centered on the longitudinal axis, and a plurality of vanes distributed circumferentially at the outer part of the disc.
  • the range of operation of the blower is limited. More precisely, the evolution of a fan compression ratio as a function of the air flow rate that it draws in when it is rotated is restricted to a predetermined range.
  • the fan is in fact subjected to aeroelastic phenomena which destabilize it. Specifically, the air flowing through the running blower supplies energy to the blades, and the blades respond in their own modes at levels that may exceed the endurance limit of the material they are made of. This fluid-structure coupling therefore generates vibrational instabilities which accelerate the wear of the fan and reduce its life.
  • shock absorbers have been described in documents FR 2 949 142, EP 1 985 810 and FR 2 923 557, in the name of the Applicant. These dampers are all configured to be housed between the platform and the root of each blade, within the housing delimited by the respective stilts of two successive blades. Moreover, such dampers operate during a relative movement between two successive blade platforms, by dissipation of the vibration energy, for example by friction. Therefore, these shock absorbers are only attached to damping a first vibratory mode of the blades which characterizes a synchronous response of the blades to aerodynamic stresses. In this first vibratory mode, the inter-vane phase shift is non-zero.
  • this second vibratory mode is coupled between the vanes, the disc, and the fan shaft.
  • the amplitude of this second vibratory mode is all the more important as the blades are large.
  • An object of the invention is to damp a mode of vibration of a rotor in which the phase shift between the blades of said rotor is zero.
  • Another object of the invention is to influence the damping of vibration modes of a rotor in which the phase shift between the blades of said rotor is non-zero.
  • Another aim of the invention is to provide a simple and easy to implement damping solution.
  • an assembly for a turbomachine comprising:
  • o including:
  • a damper configured to damp a movement of the first rotor relative to the second rotor, in a plane orthogonal to the longitudinal axis, the movement being caused by a beating of at least one blade among the plurality of blades, the damper including: o a first part coming to rest on the first rotor, and having:
  • the second vibratory mode is characterized by a zero inter-vane phase shift. Therefore, placing a damper between two successive blades of a rotor, as has already been proposed in the prior art, has no effect on the second vibration mode.
  • the shock absorber being annular, it makes it possible to distribute the bearing stresses applied by the damper on the first rotor and on the second rotor, over a larger area. From there, the shock absorber wears less the first rotor and the second rotor on which it comes to rest.
  • the third part being thicker than the first part and the second part, it is more massive. The third part therefore makes it possible to limit the tangential propagation of the vibratory modes to which the first rotor and the second rotor are subjected.
  • the shock absorber is capable, thanks to this third part, of dissipating the vibrations by its work in bending and in inertia.
  • the assembly according to the invention can further comprise one of the following characteristics, taken alone or in combination with one or more of the other of the following characteristics:
  • the first part is configured to apply a first centrifugal force on the first rotor
  • the second part is configured to apply a second centrifugal force on the second rotor
  • the first bearing part has a radially outer surface coming into contact with a radially inner surface of the first rotor and the second bearing part has a radially outer surface coming into contact with a radially inner surface of the second rotor
  • the third radial thickness is greater than each of the first radial thickness and the second radial thickness
  • the second radial thickness is greater than the first radial thickness
  • the bulge comprises a first lip projecting radially towards the inside of the shock absorber
  • the bulge includes a second lip projecting radially outwards from the shock absorber
  • the third part includes a depression
  • the third part has a first bearing surface arranged to apply a first force on the second rotor, the first force having a first longitudinal component in a first direction parallel to the longitudinal axis, and a first radial component in a second direction orthogonal to the longitudinal axis, the first longitudinal component being greater than the first radial component, o the second part has a second bearing surface arranged to apply a second force on the second rotor, the second force having a second longitudinal component in the first direction, and a second radial component in the second direction, the second radial component being greater than the second longitudinal component,
  • each of the blades among the plurality of blades comprises:
  • the second rotor comprises a ferrule, the ferrule comprising an extension
  • the shock absorber is annular, and extends all around the longitudinal axis.
  • a turbomachine comprising an assembly as described above, and in which the first rotor is a fan, and the second rotor is a low pressure compressor.
  • Figure 1 schematically illustrates a turbomachine
  • FIG. 2 comprises a sectional view of part of a turbomachine, and a curve indicating a tangential displacement of various elements of this part of the turbomachine as a function of the position of said elements along a longitudinal axis of the turbomachine
  • Figure 3 is a sectional view of part of an exemplary embodiment of an assembly according to the invention
  • Figure 4 is a perspective view of part of an exemplary embodiment of an assembly according to the invention.
  • FIG. 5 is a perspective view of part of a damper of an exemplary embodiment of an assembly according to the invention.
  • a turbomachine 1 comprises a housing 10, a fan 12, a low pressure compressor 140, a high pressure compressor 142, a combustion chamber 16, a high pressure turbine 180 and a low pressure turbine 182.
  • Each of the blower 12, the low pressure compressor 140, the high pressure compressor 142, the high pressure turbine 180, and the low pressure turbine 182, is rotatable relative to the housing 10 about a longitudinal axis X-X.
  • the fan 12 and the low pressure compressor 140 are integral in rotation, and are capable of being rotated by a low pressure shaft 13 which is itself capable of being rotated by the low pressure turbine 182.
  • the high pressure compressor 142 is itself capable of being rotated by a high pressure shaft 15, which is itself susceptible to rotation. to be rotated by the high pressure turbine 180.
  • the blower 12 draws in an air flow 110 which separates between a secondary flow 112, circulating around the casing 10, and a primary flow 111, successively compressed within the low pressure compressor 140 and the high pressure compressor 142, ignited within the combustion chamber 16, then successively expanded within the high pressure turbine 180 and the low pressure turbine 182.
  • Upstream and downstream are here defined relative to the direction of normal flow of air 110, 111, 112 through the turbomachine 1.
  • an axial direction corresponds to the direction of the longitudinal axis XX
  • a radial direction is a direction which is perpendicular to this longitudinal axis XX and which passes through said longitudinal axis XX
  • a circumferential, or tangential direction corresponds to the direction of a flat and closed curved line, all the points of which are at equal distance from the longitudinal axis XX.
  • the terms “internal (or internal)” and “external (or external)”, respectively, are used with reference to a radial direction such that the part or the internal face (ie radially internal) d an element is closer to the longitudinal axis XX than the part or the external face (ie radially external) of the same element.
  • the fan 12 comprises a disc 120 and a plurality of vanes 122 distributed circumferentially at an outer part of the disc 120.
  • each of the blades 122 of the plurality of blades 122 includes:
  • the paddle wheel 1220 may be integral with the disc 120 when the blower 12 is a one-piece bladed disc. Alternatively, as shown in Figure 3, the paddle wheel 1220 can be configured to be housed in a recess 1200 of the disc 120 provided for this purpose.
  • the low pressure compressor 140 also comprises a plurality of vanes 1400 fixedly mounted at an outer part of a ferrule 1402, said ferrule 1402 comprising a circumferential extension 1404 at the outer end. from which radial sealing lips 1406 extend.
  • the radial sealing wipers 1406 come opposite the platforms 1226 of the vanes 122 of the fan 12, so as to guarantee the internal sealing of the flow stream within which the primary flow 111 circulates.
  • the shell 1402 of the low pressure compressor 140 is fixed to the disc 120 of the fan 12, for example by bolting.
  • Each of the vanes 122 of the plurality of fan blades 122 12 is capable of beating, vibrating relative to the disc 120 during a rotation of the fan 12 relative to the housing 10. More precisely, during the coupling between the. air 110 circulating within the fan 12 and the profiled blades 1222, the blades 122 are the site of aeroelastic floating phenomena on different vibratory modes, and whose amplitude can be such that it exceeds the endurance limits of the materials constituting the fan 12. These vibratory modes are also coupled to the opposing forces of compression upstream of the turbomachine 1, and of expansion downstream of the latter.
  • a first vibratory mode characterizes a synchronous response of the blades 122 to aerodynamic stresses, in which the inter-blade phase shift is non-zero.
  • a second vibratory mode characterizes an asynchronous response of the blades 122 to aerodynamic stresses, in which the inter-blade phase shift is zero.
  • the amplitude of the beats of the second vibratory mode is moreover as great as the blades 122 of the fan 12 are large.
  • this second vibratory mode is coupled between the blades 122, the disc 120, and the fan shaft 13.
  • the frequency of the second vibratory mode is, moreover, one and a half times higher than that of the first vibratory mode.
  • the second vibratory mode has a nodal deformation at mid-height of the blades 122 of fan 12.
  • the beating of the blades 122 implies a non-zero moment on the low pressure shaft 13.
  • these vibratory modes lead to intense torsional forces within the low pressure shaft 13.
  • the The length of the vanes 122 of the fan 12 is greater than the length of the vanes 1400 of the low pressure compressor 140. Therefore, the tangential bending moment caused by the flapping of a vane 122 of the fan 12 is greater than the tangential bending moment driven by beats of a blade 1400 of the low pressure compressor 140.
  • the blades of the blades 122 of the fan 12 and of the blades 1400 of the low pressure compressor pr Session 140 then have very different behaviors.
  • the mounting stiffness within the fan 12 is different from the mounting stiffness within the low pressure compressor 140.
  • the amplitude of this displacement for the second vibratory mode is for example between 0.01 and 0.09 millimeter, typically of the order of 0.06 millimeter, or, in another example, is of the order of a few tenths of a millimeter, for example 0.1 or 0.2 or 0.3 millimeter.
  • a damper 2 is used to damp these vibrations from the fan 12 and / or the low pressure compressor 140.
  • the damper 2 is in particular configured to damp a movement of the fan 12 relative to the low pressure compressor 140, in a plane orthogonal to the longitudinal axis XX, the movement being caused by a fluttering of at least one blade 122 among the plurality of blades 122 of the fan 12.
  • the shock absorber 2 comprises:
  • the damper 2 is annular, and therefore extends all around the longitudinal axis XX. More precisely, the first part 21 has a first radially internal surface 211 extending all around the longitudinal axis XX, and a first radially outer surface 212 extending all around the first radially inner surface 211.
  • the second part 22 has a second radially inner surface 221 extending all around the longitudinal axis XX, and a second radially surface external 222 extending all around the second radially internal surface 221.
  • the third part 23 has a third radially internal surface 2310 extending all around the longitudinal axis XX, and a third radially external surface 2320 extending all around the third radially inner surface 2310.
  • the first part 21 has a first radial thickness E1 measured perpendicular to the longitudinal axis XX between the first radially internal surface 211 and the first radially external surface 212.
  • the second part 22 has a second radial thickness E2 measured
  • the third part 23 has a third radial thickness E3 measured perpendicularly to the longitudinal axis XX between the third radially internal surface 2310 and the third radially outer surface 2320.
  • the third radial thickness E3 is greater than at least one of the first radial thickness E1 and the second radial thickness E2. In one embodiment, for example illustrated in FIG. 4, the third radial thickness E3 is greater than each of the first radial thickness E1 and of the second radial thickness E2. In this way, the third part 23 is more massive than the first part 21 and than the second part 22. In an equally advantageous variant, the second radial thickness E2 is greater than the first radial thickness E1, so as to promote the support. of the second part 22 on the low pressure compressor 140.
  • the first part 21 bears on each of the platforms 1226 of the blades 122 of the fan 12, preferably at the level of an internal surface of each of the platforms 1226.
  • An annular damper 2 is moreover particularly suitable for a blower 12 comprising a disc 120 which is bladed in one piece.
  • the damper 2 is annular, then the support of the first part 21 on the various platforms 1226 of the blades 122 is not uniform. This induces inhomogeneous damping around the longitudinal axis XX and, hence, the risk of wear of the platforms 1226 and of the damper 2.
  • the internal surfaces of the platforms 1226 may include reliefs so as to be axisymmetric.
  • This circumferential non-symmetry on the inner side of the platforms 1226 can thus optimize the mutual supports of the damper 2, in particular their distributions, while favoring, where appropriate, wear on the support of these reliefs.
  • the second part 22 bears on the circumferential extension 1404 of the ferrule 1402 of the low pressure compressor 140, at the level of an internal surface of the radial sealing wipers 1406. In fact, it is in this position. that the displacement of the fan 12 relative to the low pressure compressor 140, in the plane orthogonal to the longitudinal axis XX, is of greater amplitude, typically a few millimeters. Consequently, the damper 2 is particularly effective there.
  • the damper 2 comprises a material from the range having the trade name “SMACTANE® ST” and / or “SMACTANE® SP”, for example a material of the type “SMACTANE® ST 70” and / or “SMACTANE® SP 50”. It has in fact been observed that such materials exhibit suitable damping properties.
  • the first part 21 is configured to apply a first centrifugal force C1 on the fan 12, while the second part 22 is configured to apply a second centrifugal force C2 on the low compressor pressure 140.
  • the first support part is configured to apply the first centrifugal force C1 on the fan 12, while the second part 22 is configured to apply a second centrifugal force C2 on the low compressor pressure 140.
  • the second support part is radially internal of the fan 12, typically a radially internal surface of the platform 1226.
  • these parts 21, 22 are each dynamically coupled respectively to the fan 12 and to the low pressure compressor 140 on which each bears, so as to undergo the same vibrations as each of the fan 12 and of the low pressure compressor 140.
  • the third part 23 is steeper, especially in a tangential direction.
  • a movement of the fan 12 relative to the low-pressure compressor 140 in a plane orthogonal to the longitudinal axis XX, causes tangential shearing of the damper 2 which causes circumferential movements of said damper 2.
  • the supports respective on the fan 12 and the low pressure compressor 140 are therefore broken, then quickly resumed to apply again the centrifugal forces C1, C2. These breaks and resumptions of the supports allow amortization.
  • the tangential movements of the high-frequency fan 12 are damped when the parts 21, 22 bear against the fan 12 and the low-pressure compressor 140.
  • the third part 23 comprises a bulge 231, 232, which is preferably annular.
  • the bulge 231, 232 comprises a first lip 231, also annular, and projecting radially towards the inside of the damper 2.
  • the first lip 231 is intended to make the third part 23 heavier, which advantageously increases its tangential inertia.
  • the bulge 231, 232 comprises a second lip 232, also annular, and projecting radially outwardly from the damper 2. In addition to its function of weighing down the third part 23 resulting in
  • the second lip also makes it possible to ensure the axial wedging of the damper 2 between the fan 12 and the
  • the third part 23 has a first bearing surface 2321 arranged to apply a first force F1 on the low pressure compressor 140, the first force F1 having a first longitudinal component F1 L in a first direction parallel to the longitudinal axis XX, and a first radial component F1 R in a second direction orthogonal to the longitudinal axis XX, the first longitudinal component F1 L being greater than the first radial component F1 R,
  • the second part 22 has a second bearing surface 2200 arranged to apply a second force F2 on the low pressure compressor 140, the second force F2 having a second longitudinal component F2L in the first direction, and a second radial component F2R in the second direction, the second radial component F2R being greater than the second longitudinal component F2L.
  • the third part 23 provides the axially positioned support of the damper 2, via the first support surface 2321, since it is a downstream axial surface of the 'shock absorber 2 coming into contact with an upstream axial surface of the low pressure compressor 140.
  • the second part 22 provides the radially positioned support of the shock absorber 2, via the second bearing surface 2200, since it is a radially outer surface of the damper 2 coming into contact with a radially inner surface of the low pressure compressor 140.
  • the second bearing surface 2200 participates in the application of the second centrifugal force C2 on the low pressure compressor 140.
  • it is the second lip 232 of the third part 23 which has the first bearing surface 2321, as can be seen in FIG. 4.
  • the third part 23 comprises a depression 233, preferably annular.
  • the depression 233 can be made at an external surface 2320 or an internal surface 2310 of the third part 23, upstream or downstream of the bulge 231, 232. In the embodiment illustrated in FIG. 5, the depression 233 extends upstream of the bulge.
  • the depression 233 extends downstream of the bulge 231, 232, as illustrated in Figure 4, at an external surface 2320 of the third part 23, it provides a clearance which allows the damper 2 to avoid rub on one corner of the radial sealing wipers 1406.
  • the depression 233 promotes the axial setting of the damper 2 between the fan 12 and the low pressure compressor 140, but also the sealing of the duct d 'flow of the primary air flow 111. Indeed, under the effect of the first centrifugal force C1, the first part 21 can thus be compressed downstream.
  • At least one of the first part 21, the second part 22 and the third part 23 comprises an additional coating, configured to reduce the friction and / or the wear of the fan and / or the compressor. low pressure 140.
  • This additional coating is fixedly mounted on an external surface of the damper 2, for example by gluing.
  • the additional coating is of the dissipative and / or viscoelastic and / or damping type. It can in fact comprise a material from the range having the trade name “SMACTANE® ST” and / or “SMACTANE® SP”, for example a material of the “SMACTANE® ST 70” and / or “SMACTANE® SP 50” type. .
  • the additional coating material advantageously has a coefficient of friction of between 0.3 and 0.07.
  • the coating makes it possible in particular to increase the tangential stiffness of the damper 2 when, in operation, it applies the centrifugal forces C1, C2 so that the displacement of the fan 12 relative to the low pressure compressor 140, in the plane orthogonal to the 'longitudinal axis XX, or damped by energy dissipation by means of a viscoelastic shear of its coating.
  • At least one of the first part 21, the second part 22 and the third part 23 is treated by dry lubrication, with a view to maintaining the value of the coefficient of friction between the damper 2 and the one and / or the other of the blower 12 and of the low-pressure compressor 140.
  • This material with lubricating properties is for example of the MoS2 type.
  • the damper 2 is configured to damp a displacement of the fan 12 relative to the low pressure compressor 140, in the plane orthogonal to the longitudinal axis X-X.
  • the damper 2 is also configured to damp a displacement of any first rotor 12 relative to any second rotor 140, in a plane orthogonal to the longitudinal axis XX, as long as the first rotor 12 is movable in rotation relative to the casing 10 about the longitudinal axis XX and comprises a disc 120 as well as a plurality of blades 122 capable of pulsating while vibrating relative to the disc 120 during a rotation of the first rotor 12 relative to the housing 10, and that the second rotor 140 is also movable in rotation relative to the housing 10 about the longitudinal axis XX.
  • the first rotor 12 can be a first stage of the high pressure compressor 142 or of the low pressure compressor 140, and the second rotor 140 be a second stage of said compressor 140, 142, successive to the first stage of compressor 140, 142, upstream or downstream of the latter.
  • the first rotor 12 may be a first stage of a high pressure turbine 180 or of a low pressure turbine 182, and the second rotor 140 be a second stage of said turbine 180, 182, successive to the first turbine stage 180, 182, in upstream or downstream of the latter.
  • the shock absorber 2 has a small footprint. Therefore, it can easily be integrated into existing turbomachines.
  • the damper 2 provides significant tangential stiffness between the first rotor 12 and the second rotor 140. It thus stands out. of an excessively flexible damper which would only come to deform during a movement of the first rotor 12 relative to the second rotor 140, in the plane orthogonal to the longitudinal axis XX. On the contrary, shock absorber 2 dissipates such a displacement:
  • the shock absorber 2 remains flexible enough to maximize the contact surfaces between said shock absorber 2 and the rotors 12, 140 on which it bears. To do this, the shock absorber 2 has a tangential rigidity greater than an axial rigidity and a radial rigidity.
  • the contact forces between the damper 2 and the rotors 12, 140 can in particular be adjusted by means of additional coatings. At low frequencies, it is in fact necessary to ensure that the centrifugal forces C1, C2 exerted by the damper 2 on the rotors 12, 140 are not too great, in order to guarantee that the damper 2 can oscillate between a stuck state and a slippery state on the rotors 12, 140, and thus damping by friction.
  • the centrifugal forces C1, C2 exerted by the damper 2 on the rotors 12, 140 are sufficiently large so that the preload of the damper 2 on the rotors 12, 140 is sufficient, in order to ensure that the damper 2 can be the viscoelastic shear seat.
  • the wear of the rotors 12, 140 is in particular limited by treating the surfaces of the damper 2 bearing on the rotors 12, 140, for example to provide them with a coating with a low coefficient of friction.

Landscapes

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Abstract

La présente invention concerne un ensemble pour turbomachine comprenant : • - un premier rotor, • - un deuxième rotor, et • - un amortisseur (2) configuré pour amortir un déplacement du premier rotor par rapport au deuxième rotor, l'amortisseur comprenant : • o une première partie (21) venant en appui sur le premier rotor, et présentant une première épaisseur radiale, • o une deuxième partie (22) venant en appui sur le deuxième rotor, et présentant une deuxième épaisseur radiale, et • o une troisième partie (23) reliant la première partie (21) à la deuxième partie (22), et présentant une troisième épaisseur radiale, dans lequel la troisième épaisseur radiale est supérieure à au moins une parmi la première épaisseur radiale et à la deuxième épaisseur radiale.

Description

ENSEMBLE POUR TURBOMACHINE
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne un ensemble pour turbomachine.
L’invention vise plus spécifiquement un ensemble pour turbomachine comprenant un amortisseur.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Une turbomachine connue de l’état de la technique comprend un carter et une soufflante susceptible d’être mise en rotation par rapport au carter, autour d’un axe longitudinal, grâce à un arbre de soufflante.
La soufflante comprend un disque centré sur l’axe longitudinal, et une pluralité d’aubes réparties circonférentiellement au niveau de la partie externe du disque.
Le domaine de fonctionnement de la soufflante est limité. Plus précisément, l’évolution d’un taux de compression de la soufflante en fonction d’un débit d’air qu’elle aspire lors de sa mise en rotation, est restreinte à un domaine prédéterminé.
Au-delà de ce domaine, la soufflante est en effet soumise à des phénomènes aéroélastiques qui la déstabilisent. Plus précisément, l’air circulant à travers la soufflante en fonctionnement apporte de l’énergie aux aubes, et les aubes répondent sur leurs modes propres à des niveaux pouvant dépasser la limite d’endurance du matériau qui les constitue. Ce couplage fluide-structure génère donc des instabilités vibratoires qui accélèrent l’usure de la soufflante, et diminuent sa durée de vie.
Une soufflante qui comprend un nombre d’aubes réduit, et qui est soumise à des charges aérodynamiques élevées, est très sensible à ce genre de phénomènes.
C’est la raison pour laquelle il est nécessaire de garantir une marge suffisante entre le domaine de fonctionnement stable et les zones d’instabilité, de sorte à ménager les limites d’endurance de la soufflante.
Pour ce faire, il est connu de doter la soufflante d’amortisseurs. Des exemples
d’amortisseurs ont été décrits dans les documents FR 2 949 142, EP 1 985 810 et FR 2 923 557, au nom de la Demanderesse. Ces amortisseurs sont tous configurés pour être logés entre la plateforme et le pied de chaque aube, au sein du logement délimité par les échasses respectives de deux aubes successives. Par ailleurs, de tels amortisseurs fonctionnent lors d’un déplacement relatif entre deux plateformes d’aubes successives, par dissipation de l’énergie de vibration, par exemple par frottement. Par conséquent, ces amortisseurs s’attachent uniquement à amortir un premier mode vibratoire des aubes qui caractérise une réponse synchrone des aubes aux sollicitations aérodynamiques. Dans ce premier mode vibratoire, le déphasage inter-aube est non nul.
Toutefois, de tels amortisseurs sont totalement inefficaces pour amortir un deuxième mode vibratoire dans lequel chaque aube bat par rapport au disque avec un déphasage inter-aube nul. En effet, dans ce deuxième mode vibratoire, il n’existe pas de déplacement relatif entre deux plateformes d’aubes successives. Cette réponse particulière des aubes aux
sollicitations aérodynamiques, quoique asynchrone, implique tout de même un moment non nul sur l’arbre de soufflante. En outre, ce deuxième mode vibratoire est couplé entre les aubes, le disque, et l’arbre de soufflante. L’amplitude de ce deuxième mode vibratoire est d’autant importante que les aubes sont grandes.
Il existe donc un besoin de palier au moins un des inconvénients de l’état de la technique précédemment décrits.
EXPOSE DE L'INVENTION
Un but de l’invention est d’amortir un mode de vibration d’un rotor dans lequel le déphasage entre les aubes dudit rotor est nul.
Un autre but de l’invention est d’influencer l’amortissement de modes de vibration d’un rotor dans lequel le déphasage entre les aubes dudit rotor est non nul.
Un autre but de l’invention est de proposer une solution d’amortissement simple et facile à mettre en œuvre.
Il est à cet effet proposé, selon un premier aspect de l’invention, un ensemble pour turbomachine comprenant :
- un carter,
- un premier rotor :
o mobile en rotation par rapport au carter autour d’un axe longitudinal, et
o comprenant :
* un disque, et
* une pluralité d’aubes susceptibles de battre par rapport au disque lors d’une rotation du premier rotor par rapport au carter,
- un deuxième rotor mobile en rotation par rapport au carter autour de l’axe longitudinal, et
- un amortisseur configuré pour amortir un déplacement du premier rotor par rapport au deuxième rotor, dans un plan orthogonal à l’axe longitudinal, le déplacement étant causé par un battement d’au moins une aube parmi la pluralité d’aubes, l’amortisseur comprenant : o une première partie venant en appui sur le premier rotor, et présentant :
* une première surface radialement interne s’étendant tout autour de l’axe longitudinal,
* une première surface radialement externe s’étendant tout autour de la première surface radialement interne, et
* une première épaisseur radiale mesurée perpendiculairement à l’axe longitudinal entre la première surface radialement interne et la première surface radialement externe,
o une deuxième partie venant en appui sur le deuxième rotor, et présentant :
* une deuxième surface radialement interne s’étendant tout autour de l’axe longitudinal,
* une deuxième surface radialement externe s’étendant tout autour de la deuxième surface radialement interne, et
* une deuxième épaisseur radiale mesurée perpendiculairement à l’axe longitudinal entre la deuxième surface radialement interne et la deuxième surface radialement externe, et o une troisième partie reliant la première partie à la deuxième partie, et présentant :
* une troisième surface radialement interne s’étendant tout autour de l’axe longitudinal,
* une troisième surface radialement externe s’étendant tout autour de la troisième surface radialement interne, et
* une troisième épaisseur radiale mesurée perpendiculairement à l’axe longitudinal entre la troisième surface radialement interne et la troisième surface radialement externe, dans lequel la troisième épaisseur radiale est supérieure à au moins une parmi la première épaisseur radiale et à la deuxième épaisseur radiale et la troisième partie comprend un renflement.
C’est en amortissant un déplacement du premier rotor par rapport au deuxième rotor, dans un plan orthogonal à l’axe longitudinal, qu’il est possible d’influencer le deuxième mode vibratoire. De fait, contrairement au premier mode vibratoire, le deuxième mode vibratoire se caractérise par un déphasage inter-aube nul. Par conséquent, disposer un amortisseur entre deux aubes successives d’un rotor, comme cela a déjà été proposé dans l’art antérieur, ne produit aucun effet sur le deuxième mode vibratoire. L’amortisseur de l’ensemble
précédemment décrit présente, quant à lui, l’avantage d’influencer le deuxième mode vibratoire car il joue sur un effet du deuxième mode vibratoire : le déplacement du premier rotor par rapport au deuxième rotor, dans le plan orthogonal à l’axe longitudinal. En s’opposant à cet effet, l’amortisseur en perturbe la cause, c’est-à-dire amortit le deuxième mode vibratoire. Il convient néanmoins de noter que le premier mode vibratoire participe également au déplacement du premier rotor par rapport au deuxième rotor, dans le plan orthogonal à l’axe longitudinal. Par conséquent, en s’opposant à cet effet, l’amortisseur participe également à en perturber une autre cause, c’est-à-dire amortir le premier mode vibratoire. En outre, l’amortisseur étant annulaire, il permet de répartir les contraintes d’appui appliquées par l’amortisseur sur le premier rotor et sur le deuxième rotor, sur une surface plus importante. De là, l’amortisseur use moins le premier rotor et le deuxième rotor sur lesquels il vient en appui. Enfin, la troisième partie étant plus épaisse que la première partie et la deuxième partie, elle est plus massive. La troisième partie permet donc de limiter la propagation tangentielle des modes vibratoires auxquels le premier rotor et le deuxième rotor sont soumis. Ainsi, l’amortisseur est susceptible, grâce à cette troisième partie, de dissiper les vibrations par son travail en flexion et en inertie.
Avantageusement, mais facultativement, l’ensemble selon l’invention peut en outre comprendre l’une des caractéristiques suivantes, prise seule ou en combinaison avec une ou plusieurs des autres des caractéristiques suivantes :
- dans un tel ensemble :
o la première partie est configurée pour appliquer un premier effort centrifuge sur le premier rotor, et
o la deuxième partie est configurée pour appliquer un deuxième effort centrifuge sur le deuxième rotor,
- la première partie d’appui présente une surface radialement externe venant en contact avec une surface radialement interne du premier rotor et la deuxième partie d’appui présente une surface radialement externe venant en contact avec une surface radialement interne du deuxième rotor,
- la troisième épaisseur radiale est supérieure à chacune parmi la première épaisseur radiale et à la deuxième épaisseur radiale,
- la deuxième épaisseur radiale est supérieure à la première épaisseur radiale,
- le renflement comprend une première lèvre faisant radialement saillie vers l’intérieur de l’amortisseur,
- le renflement comprend une deuxième lèvre faisant radialement saillie vers l’extérieur de l’amortisseur,
- la troisième partie comprend une dépression,
- dans un tel ensemble :
o la troisième partie présente une première surface d’appui agencée pour appliquer un premier effort sur le deuxième rotor, le premier effort ayant une première composante longitudinale dans une première direction parallèle à l’axe longitudinal, et une première composante radiale dans une deuxième direction orthogonale à l’axe longitudinal, la première composante longitudinale étant supérieure à la première composante radiale, o la deuxième partie présente une deuxième surface d’appui agencée pour appliquer un deuxième effort sur le deuxième rotor, le deuxième effort ayant une deuxième composante longitudinale dans la première direction, et une deuxième composante radiale dans la deuxième direction, la deuxième composante radiale étant supérieure à la deuxième composante longitudinale,
- chacune des aubes parmi la pluralité d’aubes comprend :
o un pied d’aube reliant l’aube au disque,
o un aubage profilé,
o une échasse reliant l’aubage au pied d’aube, et
o une plateforme reliant l’aubage à l’échasse et s’étendant transversalement à l’échasse, la première partie d’appui venant en appui sur chacune des plateformes des aubes parmi la pluralité d’aubes,
- le deuxième rotor comprend une virole, la virole comprenant une extension
circonférentielle, la deuxième partie d’appui venant en appui sur l’extension circonférentielle, et
- l’amortisseur est annulaire, et s’étend tout autour de l’axe longitudinal.
Selon un deuxième aspect de l’invention, il est proposé une turbomachine comprenant un ensemble tel que précédemment décrit, et dans laquelle le premier rotor est une soufflante, et le deuxième rotor est un compresseur basse pression.
DESCRIPTION DES FIGURES
D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :
La figure 1 illustre de façon schématique une turbomachine,
La figure 2 comprend une vue en coupe d’une partie d’une turbomachine, et une courbe indiquant un déplacement tangentiel de différents éléments de cette partie de turbomachine en fonction de la position desdits éléments le long d’un axe longitudinal de la turbomachine, La figure 3 est une vue en coupe d’une partie d’un exemple de réalisation d’un ensemble selon l’invention,
La figure 4 est une vue en perspective d’une partie d’un exemple de réalisation d’un ensemble selon l’invention, et
La figure 5 est une vue en perspective d’une partie d’un amortisseur d’un exemple de réalisation d’un ensemble selon l’invention.
Sur l’ensemble des figures, les éléments similaires portent des références identiques. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
Turbomachine 1
En référence à la figure 1 , une turbomachine 1 comprend un carter 10, une soufflante 12, un compresseur basse pression 140, un compresseur haute pression 142, une chambre de combustion 16, une turbine haute pression 180 et une turbine basse pression 182.
Chacun de la soufflante 12, du compresseur basse pression 140, du compresseur haute pression 142, de la turbine haute pression 180, et de la turbine basse pression 182, est mobile en rotation par rapport au carter 10 autour d’un axe longitudinal X-X.
Dans le mode de réalisation illustré en figure 1 , et comme également visible sur les figures 2 et 3, la soufflante 12 et le compresseur basse pression 140 sont solidaires en rotation, et sont susceptibles d’être mis en rotation par un arbre basse pression 13 qui est lui-même susceptible d’être mis en rotation par la turbine basse pression 182. Le compresseur haute pression 142 est, quant à lui, susceptible d’être mis en rotation par un arbre haute pression 15, qui est lui-même susceptible d’être mis en rotation par la turbine haute pression 180.
En fonctionnement, la soufflante 12 aspire un flux d’air 110 qui se sépare entre un flux secondaire 112, circulant autour du carter 10, et un flux primaire 111 , successivement comprimé au sein du compresseur basse pression 140 et du compresseur haute pression 142, enflammé au sein de la chambre de combustion 16, puis successivement détendu au sein de la turbine haute pression 180 et de la turbine basse pression 182.
L'amont et l'aval sont ici définis par rapport au sens d'écoulement normal d’air 110, 111 , 112 à travers la turbomachine 1. De même, une direction axiale correspond à la direction de l'axe longitudinal X-X, une direction radiale est une direction qui est perpendiculaire à cet axe longitudinal X-X et qui passe par ledit axe longitudinal X-X, et une direction circonférentielle, ou tangentielle, correspond à la direction d’une ligne courbe plane et fermée, dont tous les points se trouvent à égale distance de l’axe longitudinal X-X. Enfin, et sauf précision contraire, les termes « interne (ou intérieur) » et « externe (ou extérieur) », respectivement, sont utilisés en référence à une direction radiale de sorte que la partie ou la face interne (i.e. radialement interne) d'un élément est plus proche de l'axe longitudinal X-X que la partie ou la face externe (i.e. radialement externe) du même élément.
Soufflante 12 et compresseur basse pression 140
En référence aux figures 1 à 3, la soufflante 12 comprend un disque 120 et une pluralité d’aubes 122 réparties circonférentiellement au niveau d’une partie externe du disque 120.
En référence aux figures 2 et 3, chacune des aubes 122 de la pluralité d’aubes 122 comprend :
- un pied d’aube 1220 reliant l’aube 122 au disque 120, - un aubage profilé 1222,
- une échasse 1224 reliant l’aubage 1222 au pied d’aube 1220, et
- une plateforme 1226 reliant l’aubage 1222 à l’échasse 1224, et s’étendant
transversalement à l’échasse 1224.
Le pied d’aube 1220 peut être venu de matière avec le disque 120 lorsque la soufflante 12 est un disque aubagé monobloc. Alternativement, comme visible sur la figure 3, le pied d’aube 1220 peut être configuré pour être logé dans une alvéole 1200 du disque 120 prévue à cet effet.
Comme visible sur les figures 2 et 3, le compresseur basse pression 140 comprend également une pluralité d’aubes 1400 montées fixes au niveau d’une partie externe d’une virole 1402, ladite virole 1402 comprenant une extension circonférentielle 1404 à l’extrémité externe de laquelle des léchettes radiales d’étanchéité 1406 s’étendent. Les léchettes radiales d’étanchéité 1406 viennent en regard des plateformes 1226 des aubes 122 de la soufflante 12, de sorte à garantir l’étanchéité interne de la veine d’écoulement au sein duquel circule le flux primaire 111. Comme plus précisément visible sur la figure 3, la virole 1402 du compresseur basse pression 140 est fixée au disque 120 de la soufflante 12, par exemple par boulonnage.
Chacune des aubes 122 de la pluralité d’aubes 122 de soufflante 12 est susceptible de battre, en vibrant par rapport au disque 120 lors d’une rotation de la soufflante 12 par rapport au carter 10. Plus précisément, lors du couplage entre l’air 110 circulant au sein de la soufflante 12 et les aubages profilés 1222, les aubes 122 sont le siège de phénomènes aéroélastiques de flottement sur différents modes vibratoires, et dont l’amplitude peut être telle qu’elle dépasse les limites d’endurance des matériaux constituant la soufflante 12. Ces modes vibratoires sont en outre couplés aux efforts opposés de compression en amont de la turbomachine 1 , et de détente en aval de celle-ci.
Un premier mode vibratoire caractérise une réponse synchrone des aubes 122 aux sollicitations aérodynamiques, dans laquelle le déphasage inter-aube est non nul.
Un deuxième mode vibratoire caractérise une réponse asynchrone des aubes 122 aux sollicitations aérodynamiques, dans laquelle le déphasage inter-aube est nul. L’amplitude des battements du deuxième mode vibratoire est d’ailleurs d’autant grande que les aubes 122 de soufflante 12 sont grandes. En outre, ce deuxième mode vibratoire est couplé entre les aubes 122, le disque 120, et l’arbre de soufflante 13. La fréquence du deuxième mode vibratoire est, de plus, une fois et demie supérieure à celle du premier mode vibratoire. Enfin, le deuxième mode vibratoire présente une déformée nodale à mi-hauteur des aubes 122 de soufflante 12. Dans des modes vibratoires, dont le deuxième mode vibratoire, le battement des aubes 122 implique un moment non nul sur l’arbre basse pression 13. Notamment, ces modes vibratoires entraînent des efforts de torsion intenses au sein de l’arbre basse pression 13. Les vibrations induites par le battement des aubes 122 de la soufflante 12, mais aussi par le battement des aubes 1400 du compresseur basse pression 140, conduisent à des déplacements tangentiels relatifs importants entre la soufflante 12 et le compresseur basse pression 140. En effet, la longueur des aubes 122 de la soufflante 12 est supérieure à la longueur des aubes 1400 du compresseur basse pression 140. Par conséquent, le moment de flexion tangentielle entraîné par les battements d’une aube 122 de la soufflante 12 est supérieur au moment de flexion tangentielle entraîné par des battements d’une aube 1400 du compresseur basse pression 140. Les aubages des aubes 122 de la soufflante 12 et des aubes 1400 du compresseur basse pression 140 ont alors des comportements bien différents. Par ailleurs, la raideur de montage au sein de la soufflante 12 est différente de la raideur de montage au sein du compresseur basse pression 140.
Comme visible plus précisément sur la figure 2, il en résulte notamment un déplacement de grande amplitude de la soufflante 12 par rapport au compresseur basse pression 140, dans un plan orthogonal à l’axe longitudinal X-X, à l’interface entre les plateformes 1226 des aubes 122 de la soufflante 12 et les léchettes radiales d’étanchéité 1406 de l’extension circonférentielle 1404 de la virole 1402 du compresseur basse pression 140. L’amplitude de ce déplacement pour le deuxième mode vibratoire est par exemple comprise entre 0,01 et 0,09 millimètre, typiquement de l’ordre de 0,06 millimètre, ou, dans un autre exemple, est de l’ordre de quelques dixièmes de millimètre, par exemple 0,1 ou 0,2 ou 0,3 millimètre.
Amortisseur 2
Un amortisseur 2 est utilisé en vue d’amortir ces vibrations de la soufflante 12 et/ou du compresseur basse pression 140.
L’amortisseur 2 est notamment configuré pour amortir un déplacement de la soufflante 12 par rapport au compresseur basse pression 140, dans un plan orthogonal à l’axe longitudinal X-X, le déplacement étant causé par un battement d’au moins une aube 122 parmi la pluralité d’aubes 122 de la soufflante 12.
En référence aux figures 3 à 5, l’amortisseur 2 comprend :
- une première partie 21 venant en appui sur la soufflante 12,
- une deuxième partie 22 venant en appui sur le compresseur basse pression 140, et
- une troisième partie 23 reliant la première partie 21 à la deuxième partie 22.
Comme notamment visible sur la figure 5, l’amortisseur 2 est annulaire, et s’étend donc tout autour de l’axe longitudinal X-X. Plus précisément, la première partie 21 présente une première surface radialement interne 211 s’étendant tout autour de l’axe longitudinal X-X, et une première surface radialement externe 212 s’étendant tout autour de la première surface radialement interne 211. De plus, la deuxième partie 22 présente une deuxième surface radialement interne 221 s’étendant tout autour de l’axe longitudinal X-X, et une deuxième surface radialement externe 222 s’étendant tout autour de la deuxième surface radialement interne 221. Enfin, la troisième partie 23 présente une troisième surface radialement interne 2310 s’étendant tout autour de l’axe longitudinal X-X, et une troisième surface radialement externe 2320 s’étendant tout autour de la troisième surface radialement interne 2310.
En outre, comme visible sur la figure 4, la première partie 21 présente une première épaisseur radiale E1 mesurée perpendiculairement à l’axe longitudinal X-X entre la première surface radialement interne 211 et la première surface radialement externe 212. De même, la deuxième partie 22 présente une deuxième épaisseur radiale E2 mesurée
perpendiculairement à l’axe longitudinal X-X entre la deuxième surface radialement interne 221 et la deuxième surface radialement externe 222. Enfin, la troisième partie 23 présente une troisième épaisseur radiale E3 mesurée perpendiculairement à l’axe longitudinal X-X entre la troisième surface radialement interne 2310 et la troisième surface radialement externe 2320.
La troisième épaisseur radiale E3 est supérieure à au moins une parmi la première épaisseur radiale E1 et la deuxième épaisseur radiale E2. Dans un mode de réalisation, par exemple illustré en figure 4, la troisième épaisseur radiale E3 est supérieure à chacune de la première épaisseur radiale E1 et de la deuxième épaisseur radiale E2. De cette manière, la troisième partie 23 est plus massive que la première partie 21 et que la deuxième partie 22. Dans une variante également avantageuse, la deuxième épaisseur radiale E2 est supérieure à la première épaisseur radiale E1 , de manière à favoriser l’appui de la deuxième partie 22 sur le compresseur basse pression 140.
Dans un mode de réalisation avantageux, la première partie 21 vient en appui sur chacune des plateformes 1226 des aubes 122 de la soufflante 12, préférentiellement au niveau d’une surface interne de chacun des plateformes 1226. Un amortisseur 2 annulaire est d’ailleurs particulièrement adapté pour une soufflante 12 comprenant un disque 120 qui est aubagé monobloc. En effet, dans une soufflante 12 où les aubes 122 sont rapportées sur le disque 120, si l’amortisseur 2 est annulaire, alors l’appui de la première partie 21 sur les différentes plateformes 1226 des aubes 122 n’est pas uniforme. Ceci induit un amortissement inhomogène autour de l’axe longitudinal X-X et, de là, des risques d’usure des plateformes 1226 et de l’amortisseur 2. Les surfaces internes des plateformes 1226 peuvent comporter des reliefs de manière à être axisymétriques. Cette non symétrie circonférentielle du côté intérieur des plateformes 1226 peut ainsi optimiser les appuis mutuels de l’amortisseur 2, en particulier leurs répartitions, tout en privilégiant le cas échéant des usures d’appui à ces reliefs. En outre, la deuxième partie 22 vient en appui sur l’extension circonférentielle 1404 de la virole 1402 du compresseur basse pression 140, au niveau d’une surface interne des léchettes radiales d’étanchéité 1406. En effet, c’est à cette position que le déplacement de la soufflante 12 par rapport au compresseur basse pression 140, dans le plan orthogonal à l’axe longitudinal X-X, est de plus grande amplitude, typiquement de quelques millimètres. Par conséquent, l’amortisseur 2 s’y trouve particulièrement efficace.
Dans un mode de réalisation, l’amortisseur 2 comprend un matériau de la gamme ayant l’appellation commerciale « SMACTANE® ST » et/ou « SMACTANE® SP », par exemple un matériau de type « SMACTANE® ST 70 » et/ou « SMACTANE® SP 50 ». Il a en effet été observé que de tels matériaux présentent des propriétés d’amortissement appropriées.
En référence à la figure 3, dans un mode de réalisation, la première partie 21 est configurée pour appliquer un premier effort centrifuge C1 sur la soufflante 12, tandis que la deuxième partie 22 est configurée pour appliquer un deuxième effort centrifuge C2 sur le compresseur basse pression 140. Pour appliquer le premier effort centrifuge C1 , la première partie d’appui
21 présente une surface radialement externe venant en contact avec une surface
radialement interne de la soufflante 12, typiquement une surface radialement interne de la plateforme 1226. Pour appliquer le deuxième effort centrifuge C2, la deuxième partie d’appui
22 présente une surface radialement externe venant en contact avec une surface
radialement interne du compresseur basse pression 140, typiquement une surface radialement interne de l’extension circonférentielle 1404, par exemple une surface radialement interne des léchettes d’étanchéité 1406. De cette manière, ces parties 21 , 22 sont chacune couplée dynamiquement respectivement à la soufflante 12 et au compresseur basse pression 140 sur lequel chacune vient en appui, de sorte à subir les mêmes vibrations que chacun de la soufflante 12 et du compresseur basse pression 140.
La troisième partie 23 est plus raide, notamment dans une direction tangentielle. Ainsi, en fonctionnement, un déplacement de la soufflante 12 par rapport au compresseur basse pression 140, dans un plan orthogonal à l’axe longitudinal X-X, entraîne un cisaillement tangentiel de l’amortisseur 2 qui amène des déplacements circonférentiels dudit amortisseur 2. Les appuis respectifs sur la soufflante 12 et le compresseur basse pression 140 sont donc rompus, puis rapidement repris pour appliquer à nouveau les efforts centrifuges C1 , C2. Ces ruptures et reprises des appuis permettent l’amortissement. Avantageusement, les déplacements tangentiels de la soufflante 12 à haute fréquence sont amortis lorsque les parties 21 , 22 sont en appui contre la soufflante 12 et le compresseur basse pression 140.
La rupture des appuis, puis le glissement circonférentiel, permet d’amortir des fréquences plus faibles. De ce manière, l’amortisseur 2 est efficace sur une large gamme de fréquences. En référence à la figure 4, dans un mode de réalisation, la troisième partie 23 comprend un renflement 231 , 232, de préférence annulaire. Avantageusement, le renflement 231 , 232 comprend une première lèvre 231 , elle aussi annulaire, et faisant radialement saillie vers l’intérieur de l’amortisseur 2. La première lèvre 231 est destinée à alourdir la troisième partie 23, ce qui augmente avantageusement son inertie tangentielle. Alternativement, ou en complément comme illustré sur la figure 4, le renflement 231 , 232 comprend une deuxième lèvre 232, également annulaire, et faisant radialement saillie vers l’extérieur de l’amortisseur 2. Outre sa fonction d’alourdissement de la troisième partie 23 qui entraîne
avantageusement une augmentation de la rigidité tangentielle, la deuxième lèvre permet également d’assurer le calage axial de l’amortisseur 2 ente la soufflante 12 et le
compresseur basse pression 140.
En référence à la figure 4, dans un mode de réalisation :
- la troisième partie 23 présente une première surface d’appui 2321 agencée pour appliquer un premier effort F1 sur le compresseur basse pression 140, le premier effort F1 ayant une première composante longitudinale F1 L dans une première direction parallèle à l’axe longitudinal X-X, et une première composante radiale F1 R dans une deuxième direction orthogonale à l’axe longitudinal X-X, la première composante longitudinale F1 L étant supérieure à la première composante radiale F1 R,
- la deuxième partie 22 présente une deuxième surface d’appui 2200 agencée pour appliquer un deuxième effort F2 sur le compresseur base pression 140, le deuxième effort F2 ayant une deuxième composante longitudinale F2L dans la première direction, et une deuxième composante radiale F2R dans la deuxième direction, la deuxième composante radiale F2R étant supérieure à la deuxième composante longitudinale F2L.
En d’autres termes, la troisième partie 23 assure l'appui à positionnement axial de l’amortisseur 2, par l’intermédiaire de la première surface d’appui 2321 , puisqu’il s’agit d’une surface axial aval de l’amortisseur 2 venant en contact avec une surface axial amont du compresseur basse pression 140. Par ailleurs, la deuxième partie 22 assure l’appui à positionnement radial de l’amortisseur 2, par l’intermédiaire de la deuxième surface d’appui 2200, puisqu’il s’agit d’une surface radialement externe de l’amortisseur 2 venant en contact avec une surface radialement interne du compresseur basse pression 140. En outre, en fonctionnement, la deuxième surface d’appui 2200 participe à l’application du deuxième effort centrifuge C2 sur le compresseur basse pression 140. Avantageusement, c’est la deuxième lèvre 232 de la troisième partie 23 qui présente la première surface d’appui 2321 , comme visible sur la figure 4.
En référence aux figures 4 et 5, dans un mode de réalisation, la troisième partie 23 comprend une dépression 233, de préférence annulaire. La dépression 233 peut être pratiquée au niveau d’une surface externe 2320 ou d’une surface interne 2310 de la troisième partie 23, en amont ou en aval du renflement 231 , 232. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 5, la dépression 233 s’étend en amont du renflement. Lorsque la dépression 233 s’étend en aval du renflement 231 , 232, comme illustré sur la figure 4, au niveau d’une surface externe 2320 de la troisième partie 23, il assure un dégagement qui permet à l’amortisseur 2 d’éviter de frotter sur un coin des léchettes radiales d’étanchéité 1406. En tout état de cause, la dépression 233 favorise le calage axial de l’amortisseur 2 entre la soufflante 12 et le compresseur basse pression 140, mais aussi l’étanchéité de la veine d’écoulement du flux d’air primaire 111. En effet, sous l’effet du premier effort centrifuge C1 , la première partie 21 peut ainsi se comprimer vers l’aval.
Dans un mode de réalisation, l’une au moins parmi la première partie 21 , la deuxième partie 22 et la troisième partie 23 comprend un revêtement additionnel, configuré pour diminuer le frottement et/ou l’usure de la soufflante et/ou du compresseur basse pression 140. Ce revêtement additionnel est monté fixe sur une surface externe de l’amortisseur 2, par exemple par collage. Le revêtement additionnel est de type dissipatif et/ou viscoélastique et/ou amortissant. Il peut en effet comprendre un matériau de la gamme ayant l’appellation commerciale « SMACTANE® ST » et/ou « SMACTANE® SP », par exemple un matériau de type « SMACTANE® ST 70 » et/ou « SMACTANE® SP 50 ». Il peut également comprendre un matériau choisi parmi ceux présentant des propriétés mécaniques similaires à celles du vespel, du téflon ou de toute autre matière à propriétés lubrifiantes. De manière plus générale le matériau de revêtement additionnel possède avantageusement un coefficient de frottement compris entre 0,3 et 0,07. Le revêtement permet notamment d’augmenter la raideur tangentielle de l’amortisseur 2 lorsque, en fonctionnement, il applique les efforts centrifuges C1 , C2 pour que le déplacement de la soufflante 12 par rapport au compresseur basse pression 140, dans le plan orthogonal à l’axe longitudinal X-X, soit amorti par dissipation énergétique au moyen d’un cisaillement viscoélastique de son revêtement.
Dans un mode de réalisation, l’une au moins parmi la première partie 21 , la deuxième partie 22 et la troisième partie 23 est traitée par lubrification sèche, en vue de pérenniser la valeur du coefficient de frottement entre l’amortisseur 2 et l’un et/ou l’autre de la soufflante 12 et du compresseur basse pression 140. Ce matériau à propriétés de lubrification est par exemple de type MoS2.
Dans tout ce qui a été décrit précédemment, l’amortisseur 2 est configuré pour amortir un déplacement de la soufflante 12 par rapport au compresseur basse pression 140, dans le plan orthogonal à l’axe longitudinal X-X.
Ceci n’est cependant pas limitatif, puisque l’amortisseur 2 est également configuré pour amortir un déplacement de n’importe quel premier rotor 12 par rapport à n’importe quel deuxième rotor 140, dans un plan orthogonal à l’axe longitudinal X-X, tant que le premier rotor 12 est mobile en rotation par rapport au carter 10 autour de l’axe longitudinal X-X et comprend un disque 120 ainsi qu’une pluralité d’aubes 122 susceptibles de battre en vibrant par rapport au disque 120 lors d’une rotation du premier rotor 12 par rapport au carter 10, et que le deuxième rotor 140 est également mobile en rotation par rapport au carter 10 autour de l’axe longitudinal X-X.
Ainsi, le premier rotor 12 peut être un premier étage du compresseur haute pression 142 ou de compresseur basse pression 140, et le deuxième rotor 140 être un deuxième étage dudit compresseur 140, 142, successif au premier étage de compresseur 140, 142, en amont ou en aval de ce-dernier. Alternativement, le premier rotor 12 peut être un premier étage de turbine haute pression 180 ou de turbine basse pression 182, et le deuxième rotor 140 être un deuxième étage de ladite turbine 180, 182, successif au premier étage de turbine 180, 182, en amont ou en aval de ce-dernier.
En tout état de cause l’amortisseur 2 présente un encombrement restreint. Par conséquent, il peut facilement être intégré aux turbomachines existantes.
De plus, en étant configuré pour exercer des efforts centrifuges C1 , C2 sur le premier rotor 12 et sur le deuxième rotor 140, l’amortisseur 2 assure une raideur tangentielle importante entre le premier rotor 12 et le deuxième rotor 140. Il se démarque ainsi d’un amortisseur trop souple qui viendrait uniquement à se déformer lors d’un déplacement du premier rotor 12 par rapport au deuxième rotor 140, dans le plan orthogonal à l’axe longitudinal X-X. Au contraire, l’amortisseur 2 dissipe un tel déplacement :
- soit par frottement et/ou oscillations entre un état où l’amortisseur 2 est collé sur les rotors 12, 140 et un état où l’amortisseur 2 glisse sur les rotors 12, 140, ce qui permet d’amortir notamment les basses fréquences,
- soit par cisaillement viscoélastique au sein de l’amortisseur 2, ce qui permet d’amortir notamment les hautes fréquences.
Toutefois, l’amortisseur 2 demeure suffisamment souple pour maximiser les surfaces de contact entre ledit amortisseur 2 et les rotors 12, 140 sur lequel il vient en appui. Pour ce faire, l’amortisseur 2 présente une rigidité tangentielle plus importante qu’une rigidité axiale et qu’une rigidité radiale.
Les efforts de contact entre l’amortisseur 2 et les rotors 12, 140 peuvent notamment être ajustés au moyen de revêtements supplémentaires. A basses fréquences, il est en effet nécessaire de s’assurer que les efforts centrifuges C1 , C2 exercées par l’amortisseur 2 sur les rotors 12, 140 ne sont pas trop importants, afin de garantir que l’amortisseur 2 puisse osciller entre un état collé et un état glissant sur les rotors 12, 140, et ainsi amortir par frottements. A hautes fréquences, en revanche, il est nécessaire de s’assurer que les efforts centrifuges C1 , C2 exercées par l’amortisseur 2 sur les rotors 12, 140 sont suffisamment importants pour que la précontrainte de l’amortisseur 2 sur les rotors 12, 140 soit suffisante, afin de garantir que l’amortisseur 2 puisse être le siège de cisaillement viscoélastique. L’usure des rotors 12, 140 est notamment limitée par traitement des surfaces de l’amortisseur 2 en appui sur les rotors 12, 140, par exemple pour les doter d’un revêtement à faible coefficient de frottement.

Claims

REVENDICATIONS
1. Ensemble pour turbomachine (1) comprenant :
- un carter (10),
- un premier rotor (12) :
o mobile en rotation par rapport au carter (10) autour d’un axe longitudinal (X-X), et o comprenant :
* un disque (120), et
* une pluralité d’aubes (122) susceptibles de battre par rapport au disque (120) lors d’une rotation du premier rotor (12) par rapport au carter (10),
- un deuxième rotor (140) mobile en rotation par rapport au carter (10) autour de l’axe longitudinal (X-X), et
- un amortisseur (2) configuré pour amortir un déplacement du premier rotor (12) par rapport au deuxième rotor (140), dans un plan orthogonal à l’axe longitudinal (X-X), le déplacement étant causé par un battement d’au moins une aube (122) parmi la pluralité d’aubes (122), l’amortisseur (2) comprenant :
o une première partie (21) venant en appui sur le premier rotor (12), et présentant :
* une première surface radialement interne (211) s’étendant tout autour de l’axe longitudinal (X-X),
* une première surface radialement externe (212) s’étendant tout autour de la première surface radialement interne (211), et
* une première épaisseur radiale (E1) mesurée perpendiculairement à l’axe longitudinal (X- X) entre la première surface radialement interne (211) et la première surface radialement externe (212),
o une deuxième partie (22) venant en appui sur le deuxième rotor (140), et présentant :
* une deuxième surface radialement interne (221) s’étendant tout autour de l’axe longitudinal (X-X),
* une deuxième surface radialement externe (222) s’étendant tout autour de la deuxième surface radialement interne (221), et
* une deuxième épaisseur radiale (E2) mesurée perpendiculairement à l’axe longitudinal (X- X) entre la deuxième surface radialement interne (221) et la deuxième surface radialement externe (222), et
o une troisième partie (23) reliant la première partie (21) à la deuxième partie (22), et présentant :
* une troisième surface radialement interne (231) s’étendant tout autour de l’axe longitudinal (X-X),
* une troisième surface radialement externe (232) s’étendant tout autour de la troisième surface radialement interne (231), et
* une troisième épaisseur radiale (E3) mesurée perpendiculairement à l’axe longitudinal (X- X) entre la troisième surface radialement interne (231) et la troisième surface radialement externe (232),
dans lequel la troisième épaisseur radiale (E3) est supérieure à au moins une parmi la première épaisseur radiale (E1) et à la deuxième épaisseur radiale (E2) et la troisième partie (23) comprend un renflement (231 , 232).
2. Ensemble selon la revendication 1 , dans lequel :
- la première partie (21) est configurée pour appliquer un premier effort centrifuge (C1) sur le premier rotor (12), et
- la deuxième partie (22) est configurée pour appliquer un deuxième effort centrifuge (C2) sur le deuxième rotor (140).
3. Ensemble selon la revendication 2, dans lequel la première partie d’appui (21) présente une surface radialement externe venant en contact avec une surface radialement interne du premier rotor (12) et la deuxième partie d’appui (22) présente une surface radialement externe venant en contact avec une surface radialement interne du deuxième rotor (140).
4. Ensemble selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel la troisième épaisseur radiale (E3) est supérieure à chacune parmi la première épaisseur radiale (E1) et à la deuxième épaisseur radiale (E2).
5. Ensemble selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel la deuxième épaisseur radiale (E2) est supérieure à la première épaisseur radiale (E1).
6. Ensemble selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel le renflement (231 , 232) comprend une première lèvre (231) faisant radialement saillie vers l’intérieur de l’amortisseur (2).
7. Ensemble selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel le renflement (231 , 232) comprend une deuxième lèvre (232) faisant radialement saillie vers l’extérieur de
l’amortisseur (2).
8. Ensemble selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel la troisième partie (23) comprend une dépression (233).
9. Ensemble selon l’une des revendications 1 à 8, dans lequel :
- la troisième partie (23) présente une première surface d’appui (2321) agencée pour appliquer un premier effort (F1) sur le deuxième rotor (12), le premier effort (F1) ayant une première composante longitudinale (F1 L) dans une première direction parallèle à l’axe longitudinal (X-X), et une première composante radiale (F1 R) dans une deuxième direction orthogonale à l’axe longitudinal (X-X), la première composante longitudinale (F1 L) étant supérieure à la première composante radiale (F1 R),
- la deuxième partie (22) présente une deuxième surface d’appui (2200) agencée pour appliquer un deuxième effort (F2) sur le deuxième rotor (140), le deuxième effort (F2) ayant une deuxième composante longitudinale (F2L) dans la première direction, et une deuxième composante radiale (F2R) dans la deuxième direction, la deuxième composante radiale (F2R) étant supérieure à la deuxième composante longitudinale (F2L).
10. Ensemble selon l’une des revendications 1 à 9, dans lequel chacune des aubes (122) parmi la pluralité d’aubes (122) comprend :
- un pied d’aube (1220) reliant l’aube (122) au disque (120),
- un aubage (1222) profilé,
- une échasse (1224) reliant l’aubage (1222) au pied d’aube (1220), et
- une plateforme (1226) reliant l’aubage (1222) à l’échasse (1224) et s’étendant
transversalement à l’échasse (1224), la première partie d’appui (21) venant en appui sur chacune des plateformes (1226) des aubes (122) parmi la pluralité d’aubes (122).
11. Ensemble selon l’une des revendications 1 à 10, dans lequel le deuxième rotor (140) comprend une virole (1402), la virole (1402) comprenant une extension circonférentielle (1404), la deuxième partie d’appui (22) venant en appui sur l’extension circonférentielle (1404).
12. Ensemble selon l’une des revendications 1 à 11 , dans lequel l’amortisseur (2) est annulaire, et s’étend tout autour de l’axe longitudinal (X-X).
13. Turbomachine (1) comprenant un ensemble selon l’une des revendications 1 à 12, et dans laquelle le premier rotor (12) est une soufflante, et le deuxième rotor (140) est un compresseur basse pression.
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