EP4536940A1 - Dispositif de retenue axiale des aubes mobiles d'une turbine bp dans les alvéoles d'un disque de rotor de la turbine bp et procédé de montage de ces aubes mobiles - Google Patents

Dispositif de retenue axiale des aubes mobiles d'une turbine bp dans les alvéoles d'un disque de rotor de la turbine bp et procédé de montage de ces aubes mobiles

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Publication number
EP4536940A1
EP4536940A1 EP23730853.1A EP23730853A EP4536940A1 EP 4536940 A1 EP4536940 A1 EP 4536940A1 EP 23730853 A EP23730853 A EP 23730853A EP 4536940 A1 EP4536940 A1 EP 4536940A1
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EP
European Patent Office
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disc
wall
blade
stop
face
Prior art date
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Pending
Application number
EP23730853.1A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Simon Jean-Marie Bernard Cousseau
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Safran Aircraft Engines SAS
Original Assignee
Safran Aircraft Engines SAS
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Filing date
Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • F01D5/30—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers
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    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00—Materials; Properties thereof
    • F05D2300/60—Properties or characteristics given to material by treatment or manufacturing
    • F05D2300/603—Composites; e.g. fibre-reinforced
    • F05D2300/6033—Ceramic matrix composites [CMC]

Definitions

  • TITLE Device for axially retaining the moving blades of a LP turbine in the cells of a rotor disc of the LP turbine and method of mounting these moving blades
  • the present invention relates to a device for axially retaining the moving blades of a low pressure (LP) turbine in the cells of the rotor disk of the LP turbine. It also relates to a method of mounting these moving blades in the rotor disk.
  • LP low pressure
  • This device allows axial stopping or blocking of the blade roots in the cells of the disc without requiring any hook on the blade, nor any specific part on the downstream face of the blade wheel. It thus avoids the need for an axial retaining ring whose centrifugal force would have to be taken up by a hook integrated into the CMC blade. It also has the advantage of having a reduced footprint, saving space downstream of the blade root so as to leave space to achieve axial sealing.
  • the axial retaining device may have one or more complementary characteristics among the following, considered individually or in all technically possible combinations:
  • the stop piece is a one-piece metal piece.
  • the first wall of the stop piece has a width or height dimension, which is greater than another width or height dimension of the second wall, the dimensions being taken in a plane transverse to the connecting surface.
  • the first wall is configured to extend partly over an upstream face of the rotor disk.
  • the first wall of the stop piece extends perpendicularly on either side of the connecting surface.
  • the second wall of the stopping piece extends perpendicular to the connecting surface so as to be able to cover a downstream face of a blade root.
  • a second aspect of the invention relates to a turbomachine rotor assembly comprising a rotor disk of axis of the disc each delimiting a tooth of the disc, characterized in that it comprises: several stopping pieces as defined above, each stopping piece being intended to axially maintain a movable blade in a corresponding cell of the disc, and , means for blocking the stop pieces against the disc, the first wall of each stop piece extending circumferentially so as to be in contact with at least one upstream face of a tooth of the rotor disc.
  • a third aspect of the invention relates to a method of mounting the moving blades of a low pressure turbine in cells of a rotor disk of said turbine, characterized in that it comprises, for each moving blade, the steps following: installation of a stop part as defined previously against a radially internal end face of a blade root, and installation of the movable blade equipped with the stop part in a cell of the disk of rotor.
  • This process has the advantage of being relatively simple to implement.
  • the method comprises the following operations: installation of the stop ring in a groove of the rotor disk, and installation of a retaining ring on the disk along the first walls of the stop piece, the retaining ring being held in position by a blocking effected by the retaining ring.
  • Figure 6 represents, in perspective views, several stages of the method of mounting the moving blades according to the invention.
  • the stop piece 40 comprises: a first wall 41, also called upstream wall, configured to be positioned at least partially along the upstream face 11 a of the blade root, a second wall 42, also called wall downstream, configured to be positioned at least partially along the downstream face 11 b of the blade root, and a connecting surface 43 connecting axially (that is to say along the central axis (X) the upstream wall 41 and the downstream wall 42, along the internal face 11c of the blade root.
  • the upstream and downstream walls of the stop piece 40 can, for example, be made of metal or of an alloy, such as one of the superalloys conventionally used in this area of the turbine.
  • the upstream 41 and downstream 42 walls are, for example, square or rectangular in shape.
  • the connecting surface 43 can be a plate, preferably in the same metal or alloy as the upstream and downstream walls.
  • the connecting surface 43 is preferably rectangular in shape, with an axial dimension substantially greater than the axial dimension of the root 11 of the blade.
  • the upstream 41 and downstream 42 walls as well as the connecting surface 43 can be made in one piece so that the stop piece 40 is in one piece.
  • the upstream wall 41 and the downstream wall 42 of the stopping part have similar dimensions.
  • the upstream wall 41 and the downstream wall 42 have different dimensions, the upstream wall 41 having dimensions greater than those of the downstream wall 42.
  • the upstream wall 41 can extend radially (that is to say along an axis perpendicular to the axis X) in front of the upstream face 11a of the blade root and in front of the part of the upstream face of the disc 20 under the alveolus.
  • the upstream wall 41 can thus extend parallel to the upstream opening 21 a of the cell 21 and to the internal part of the upstream face of the disc 20 (the internal part being the part of the disc devoid of inter-cell teeth 22 ).
  • the downstream wall 42 extends radially in front of the downstream opening 21 b of the cell 21, that is to say along the downstream face 11 b of the blade root.
  • the stop piece 40 thus presents, in the example of Figures 2 and 3, a section in the shape of an inverted T, with an upstream wall 41 which extends radially on either side of the connecting surface 43 and a downstream wall 42 which extends radially in direction of the platform 12 of the blade 10. With such a configuration, the upstream wall 41 is blocked, upstream, by the disc 20 so that the stop piece 40 in its entirety is blocked axially at the upstream.
  • the axial retaining device 30 of the invention may comprise, in addition to the stop piece 40, a flange 50, or retaining ring, mounted radially along the upstream face 20a of the disc 20.
  • This flange 50 of annular shape, extends parallel to the cells 21 and to the inter-cell teeth 22 of the disc 20 over the entire circumferential length of the disc.
  • This flange 50 whose shape is classic for a LP turbine flange, comprises a hook 51 partially housed in a groove 23 of the disc 20. This hook 51 ensures the attachment of the flange 50 to the disc 20.
  • the flange 50 extends upstream of the upstream wall 41 of the stop piece 40 so as to prevent any axial movement, from downstream to upstream, of the stop piece 40.
  • stop piece 40 is blocked axially in a bidirectional manner, that is to say both from upstream to downstream and from downstream to upstream.
  • the blade root 11 positioned inside the stop piece 40 is also blocked axially in a bidirectional manner.
  • the axial retaining device 30 also comprises an axial stop ring 60 housed in the groove 23 of the disc 20.
  • This axial stop ring 60 is a substantially annular part, made of a material flexible, substantially elastic, like the superalloys conventionally used in turbines.
  • the axial stop ring 60 comprises a radial slot extending over the entire section of said stop ring. This radial slot allows it to be lowered into the groove 23 to insert (or remove) the flange 50.
  • Figure 4 shows embodiments in which the stop piece 40 has different shapes.
  • Drawing A of Figure 4 shows, in a sectional view, an example of a stop piece 40 comprising an upstream wall 41 equipped with a shoulder 44 inserting inside the disk 20.
  • This shoulder 44 also called hook, is formed by an axial extension extending at a substantially right angle in the extension of the upstream wall 41.
  • This axial extension is configured to fit into a suitable housing 24 located at the entrance to the groove 23 of the disc 20.
  • the shoulder 44 has the shape of a hook, a portion of which is housed in the disc 20.
  • Drawing B and drawing C of Figure 4 show, respectively a sectional view and a schematic view of the upstream, an example of stop piece 40 in which the upstream wall 41 extends radially up to to the platform 12 of the blade 10 so as to create a partial seal of the cells 21.
  • the stop piece 40 has a substantially U-shaped section, with an upstream wall 41 extending in a single radial direction from the connecting surface 43; the upstream wall 41 extends further radially than the downstream wall 42, up to the platform 12 of the blade.
  • the axial blocking, or stopping, towards the downstream is obtained, in this embodiment, by blocking the upstream wall 41 against the teeth 22 of the disc 20.
  • the axial retaining device 30 is mounted in the manner indicated in Figure 6.
  • the assembly method according to the invention comprises the following steps, represented by drawings E to H:
  • Drawing G installation of the moving blade 10 equipped with the stop piece 40 in a cell 21 of the disc 20, the upstream wall 41 of the stop piece being in contact with the teeth 22 located on either side from cell 21;
  • the flange 50 ensures not only the axial stopping of the blade roots 11, via the stopping parts 40, but also the ventilation of the cells 21 of the disc. In fact, the breakdown of cells 21 of the disc 20 is necessary during the operation of the turbomachine taking into account the high temperature of the gases circulating in the flow path of the LP turbine.
  • the axial retaining device according to the invention comprises various variants, modifications and improvements which will be obvious to those skilled in the art, it being understood that these variants, modifications and improvements are part of the scope of the invention.

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Abstract

Un aspect de l'invention concerne un dispositif (30) de retenue axiale d'une aube mobile (10) de turbine basse pression dans une alvéole (21) d'un disque de rotor d'axe (X) de ladite turbine. Ce dispositif comporte une pièce d'arrêt (40) destinée à s'étendre entre une face amont (11a) d'un pied d'aube (11) de l'aube mobile (10) et une face aval (11b) dudit pied de l'aube mobile, ladite pièce d'arrêt (40) comportant : - une première paroi (41) qui forme une butée d'arrêt de la face amont (11a) du pied d'aube (11), - une seconde paroi (42) qui forme une butée d'arrêt de la face aval (11b) du pied d'aube (11), et - une surface de liaison (43) destinée à s'étendre entre la première et la seconde parois (41, 42), le long d'une face d'extrémité radialement interne (11c) du pied d'aube (11). D'autres aspects de l'invention concernent un ensemble de rotor de turbomachine et un procédé de montage des aubes mobiles (10) dans les alvéoles (21) d'un disque de rotor de turbine BP.

Description

DESCRIPTION
TITRE : Dispositif de retenue axiale des aubes mobiles d’une turbine BP dans les alvéoles d’un disque de rotor de la turbine BP et procédé de montage de ces aubes mobiles
DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION
[0001] La présente invention concerne un dispositif pour retenir axialement les aubes mobiles d’une turbine basse pression (BP) dans les alvéoles du disque de rotor de la turbine BP. Elle concerne également un procédé de montage de ces aubes mobiles dans le disque de rotor.
[0002] L’invention trouve des applications dans le domaine de l’aéronautique et, en particulier, dans le domaine des turbines basse pression des turbomachines pour aéronefs.
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION
[0003] De façon connue, une turbine basse pression (BP) comprend plusieurs roues à aubes successives, séparées par des étages distributeurs. Une roue à aube, appelée aussi roue, comprend des aubes dites « mobiles » et un disque de rotor. La périphérie externe du disque de rotor comporte des rainures de montage, appelées alvéoles, qui s’étendent selon des directions sensiblement axiales (c'est-à-dire avec un angle pouvant atteindre quelques degrés par rapport à la direction axiale). Chaque alvéole est conçue de façon à recevoir le pied d’une aube mobile monté par emmanchement dans ladite alvéole.
[0004] Habituellement, il est prévu un premier anneau de rétention axiale, ou flasque, agencé sur la face amont du disque de turbine et un second anneau de rétention axiale, agencé sur la face aval du disque de turbine. Ces anneaux forment des butées axiales pour les pieds des aubes logés dans les alvéoles. Un exemple d’une portion de turbine BP comportant trois roues à aubes 1 a, 1 b, 1c selon l’état de la technique est représenté sur la figure 1 . Les roues à aubes 1 a, 1 b, 1 c sont séparées les unes des autres par des distributeurs 7, 8 équipés chacun d’une virole 9, 10 formant la paroi interne de la veine du flux F. Chaque roue à aubes 1 a, 1 b, 1c, comprend un disque tournant autour de l'axe central de la turbine, schématisé par l’axe X, et comportant une jante périphérique extérieure 2a, 2b, 2c, à laquelle les aubes sont fixées par leur pied 3a, 3b, 3c. En particulier, une première roue 1 a comporte une aube mobile 4a montée axialement, par son pied 3a, dans une alvéole 6a de la jante 2a du disque. Le pied 3a de l’aube 4a est bloqué axialement, vers l'amont, par un flasque annulaire 13 et, vers l'aval, par un flasque annulaire 14, les flasques 13 et 14 étant de types différents.
[0005] Ces flasques et/ou joncs qui permettent le maintien axial des pieds 3a, 3b, 3c des aubes 4a, 4b, 4c doivent être maintenus le long desdites aubes. Dans certains cas, le maintien axial du flasque ou du jonc est assuré par un becquet, ou crochet, dont la forme est relativement complexe. Dans d’autres cas, le maintien axial est réalisé au moyen d’un verrou craboté.
[0006] De nos jours, les aubes mobiles sont souvent réalisées dans un matériau composite à matrice céramique (CMC) qui présente l’avantage d’être léger. Les aubes en CMC sont donc plus légères que les aubes métalliques classiques. Toutefois, la fabrication des aubes en CMC avec crochet est complexe car elle fait appel à un tissage et nécessite de former sur l'aube, au niveau de la plate-forme 5a, 5b, 5c située entre la pale et le pied 3a, 3b, 3c de l’aube, deux couches de texture dont l'une constitue la surface délimitant la veine d’air et le crochet et l'autre sert à l'anti-bascule de l'aube et au recouvrement aval. De plus, la reprise de l’effort centrifuge d’un flasque ou d’un jonc d’arrêt axial par un crochet intégré à l’aube conduit à un chargement mécanique centrifuge, préjudiciable au crochet en matériau CMC.
[0007] Dans le cas d’un maintien par verrou craboté, l’étanchéité de la roue à aube doit être avancée au pied des distributeurs basse pression (DBP), ce qui engendre un manque de place pour intégrer des solutions d’arrêt axial à l’arrière des aubes, c'est- à-dire sur la face aval des pieds d’aubes.
[0008] Il existe donc un réel besoin d’un dispositif de retenue axiale des pieds d’aubes dans les alvéoles des disques qui ne nécessite ni la fabrication d’un crochet en CMC, ni l’avancée de l’étanchéité au pied du DBP.
RESUME DE L’INVENTION
[0009] Pour répondre aux problèmes évoqués ci-dessus de maintien axial du pied de l’aube mobile dans l’alvéole du disque, le demandeur propose une pièce d’arrêt positionnée entre le pied de l’aube et le fond de l’alvéole du disque et s’étendant entre la face amont et la face aval du pied d’aube. [0010] Dans la description qui suit, les termes « amont » et « aval » sont définis par rapport au sens d’écoulement de l’air depuis l’entrée de l’air dans la turbine BP vers la sortie de l’air hors de la turbine BP. Autrement dit, l’amont et l’aval s’entendent selon un axe central X vis-à-vis de la direction générale des gaz en fonctionnement.
[0011] Dans la description, le terme « extérieur » désigne les surfaces ou parties de pièces les plus éloignées de l’axe central X de la veine d’air de la turbomachine (c'est-à-dire l’axe de rotation des aubes de la soufflante), par opposition au terme « intérieur » qui désigne les surface et parties de pièces les plus proches dudit axe central X.
[0012] Selon un premier aspect, l’invention concerne un dispositif de retenue axiale d’une aube mobile de turbine basse pression dans une alvéole d’un disque de rotor d’axe de ladite turbine, caractérisé en ce qu’il comporte, une pièce d’arrêt destinée à s’étendre entre une face amont d’un pied d’aube de l’aube mobile et une face aval dudit pied de l’aube mobile, ladite pièce d’arrêt comportant : une première paroi qui forme une butée d’arrêt de la face amont du pied d’aube, une seconde paroi qui forme une butée d’arrêt de la face aval du pied d’aube, et une surface de liaison destinée à s’étendre entre la première et la seconde parois, le long d’une face d’extrémité radialement interne du pied d’aube.
[0013] Ce dispositif permet un arrêt ou blocage axial des pieds d’aubes dans les alvéoles du disque sans nécessiter aucun crochet sur l’aube, ni aucune pièce spécifique sur la face aval de la roue d’aube. Il évite ainsi le besoin d’un jonc d’arrêt axial dont l’effort centrifuge devrait être repris par un crochet intégré à l’aube en CMC. Il a de plus l’avantage de présenter un encombrement réduit, permettant un gain de place en aval du pied d’aube de sorte à laisser de l’espace pour réaliser une étanchéité axiale.
[0014] Outre les caractéristiques qui viennent d’être évoquées dans le paragraphe précédent, le dispositif de retenue axiale selon un aspect de l’invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : la pièce d’arrêt est une pièce métallique monobloc. la première paroi de la pièce d’arrêt comporte une dimension de largeur ou de hauteur, qui est supérieure à une autre dimension de largeur ou de hauteur de la seconde paroi, les dimensions étant prises dans un plan transversal à la surface de liaison. la première paroi est configurée pour s’étend en partie sur une face amont du disque de rotor. la première paroi de la pièce d’arrêt s’étend perpendiculairement de part et d’autre de la surface de liaison. la seconde paroi de la pièce d’arrêt s’étend perpendiculairement à la surface de liaison de sorte à pouvoir recouvrir une face aval d’un pied d’aube..
[0015] Un deuxième aspect de l’invention concerne un ensemble de rotor de turbomachine comportant un disque de rotor d’axe X qui présente des alvéoles creusées à sa périphérie et des aubes mobiles montées dans des alvéoles du disque, deux alvéoles circonférentiellement adjacentes autour du disque délimitant chacune une dent du disque, caractérisé en ce qu’il comporte : plusieurs pièces d’arrêt telles que définies ci-dessus, chaque pièce d’arrêt étant destinée à maintenir axialement une aube mobile dans une alvéole correspondante du disque, et, des moyens de blocage des pièces d’arrêt contre le disque, la première paroi de chaque pièce d’arrêt s’étendant circonférentiellement de sorte à être en contact avec au moins une face amont d’une dent du disque de rotor.
[0016] Avantageusement, cet ensemble peut comporter les caractéristiques suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : le disque comprend une cavité creusée dans le disque et en ce que la première paroi comprend un crochet monté par emboitement dans la cavité. il comporte une pluralité de pièces d’arrêt disposées chacune dans une alvéole du disque et configurées pour que leurs premières parois soient circonférentiellement agencées bout à bout, autour de l’axe X. il comporte un anneau de retenue fixé au disque et monté sur toute la circonférence du disque de rotor, contre les premières parois des pièces d’arrêt de sorte à maintenir les pièces d’arrêt en position dans les alvéoles du disque. il comporte en outre un jonc d’arrêt logé dans une gorge du disque de rotor, à une extrémité interne de l’anneau de retenue, le jonc d’arrêt étant configuré pour solidariser l’anneau de retenue au disque après montage de l’anneau de retenue sur le disque.
[0017] Un troisième aspect de l’invention concerne un procédé de montage des aubes mobiles de turbine basse pression dans des alvéoles d’un disque de rotor de ladite turbine, caractérisé en ce qu’il comporte, pour chaque aube mobile, les étapes suivantes : installation d’une pièce d’arrêt telle que définie précédemment contre une face d’extrémité radialement interne d’un pied d’ aube, et installation de l’aube mobile équipée de la pièce d’arrêt dans une alvéole du disque de rotor.
[0018] Ce procédé présente l’avantage d’être relativement simple à mettre en œuvre.
[0019] Avantageusement, le procédé comporte les opérations suivantes : installation du jonc d’arrêt dans une gorge du disque de rotor, et installation d’un anneau de retenue sur le disque le long des premières parois de la pièce d’arrêt, l’anneau de retenue étant maintenu en position par un blocage réalisé par le jonc d’arrêt.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
[0020] D’autres avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit, illustrée par les figures dans lesquelles : [0021] La figure 1 , déjà décrite, représente une vue schématique en coupe longitudinale d’une partie d’une turbine BP avec plusieurs roues à aube selon l’état de la technique ;
[0022] La figure 2 représente une vue en coupe longitudinale du dispositif de retenue axiale selon l’invention, avec une pièce d’arrêt montée entre un pied d’aube et une alvéole de disque ;
[0023] La figure 3 représente une vue schématique de l’amont et une vue schématique de l’aval d’une pièce d’arrêt du dispositif de retenue axiale selon l’invention, montée entre un pied d’aube et une alvéole de disque ;
[0024] La figure 4 représente plusieurs vues, en coupe, de l’amont ou l’aval, de divers modes de réalisation de la pièce d’arrêt selon l’invention ;
[0025] Les figures 5A, 5B et 5C représentent, respectivement, une vue en perspective coupée, une vue de l’amont et une vue de l’aval d’un mode de réalisation du dispositif de retenue axiale selon l’invention ;
[0026] La figure 6 représente, selon des vues en perspectives, plusieurs étapes du procédé de montage des aubes mobiles selon l’invention ; et
[0027] La figure 7 représente une vue en perspective de plusieurs aubes mobiles montées dans un disque de rotor avec le dispositif de retenue axiale selon l’invention.
DESCRIPTION DETAILLEE
[0028] Un exemple de réalisation d’un dispositif de retenue axiale d’aubes mobiles de turbine BP est décrit en détail ci-après, en référence aux dessins annexés. Cet exemple illustre les caractéristiques et avantages de l'invention. Il est toutefois rappelé que l'invention ne se limite pas à cet exemple.
[0029] Sur les figures, les éléments identiques sont repérés par des références identiques. Pour des questions de lisibilité des figures, les échelles de taille entre éléments représentés ne sont pas respectées.
[0030] Un exemple d’un dispositif de retenue axiale selon l’invention est représenté selon une vue en coupe sur la figure 2. Ce dispositif de retenue axiale 30 comporte, pour chaque aube mobile 10, une pièce d’arrêt 40 configurée pour être logée entre le pied 11 de l’aube 10 et l’alvéole 21 du disque 20 du rotor de la turbine BP. Cette pièce d’arrêt 40 s’étend entre la face amont 11 a du pied 11 de l’aube et la face aval 11 b de ce pied d’aube. Pour cela, la pièce d’arrêt 40 comporte : une première paroi 41 , appelée aussi paroi amont, configurée pour être positionnée au moins partiellement le long de la face amont 11 a du pied d’aube, une seconde paroi 42, appelée aussi paroi aval, configurée pour être positionnée au moins partiellement le long de la face aval 11 b du pied d’aube, et une surface de liaison 43 reliant axialement (c'est-à-dire suivant l’axe central (X) la paroi amont 41 et la paroi aval 42, le long de la face interne 11c du pied d’aube.
[0031] Les parois amont et aval de la pièce d’arrêt 40 peuvent, par exemple, être fabriquées en métal ou dans un alliage, tel qu’un des superalliages classiquement utilisés dans cette zone de la turbine. Les parois amont 41 et aval 42 sont, par exemple, de formes carrées ou rectangulaires. La surface de liaison 43 peut être une plaque, de préférence dans le même métal ou alliage que les parois amont et aval. La surface de liaison 43 est, de préférence, de forme rectangulaire, avec une dimension axiale sensiblement supérieure à la dimension axiale du pied 11 de l’aube. Les parois amont 41 et aval 42 ainsi que la surface de liaison 43 peuvent être réalisées d’une seule pièce de sorte que la pièce d’arrêt 40 soit monobloc.
[0032] Selon certains modes de réalisation, la paroi amont 41 et la paroi aval 42 de la pièce d’arrêt ont des dimensions similaires. Selon d’autres modes de réalisation, la paroi amont 41 et la paroi aval 42 ont des dimensions différentes, la paroi amont 41 ayant des dimensions supérieures à celles de la paroi aval 42. En effet, comme représenté dans l’exemple des figures 2 et 3, la paroi amont 41 peut s’étendre radialement (c'est-à-dire suivant un axe perpendiculaire à l’axe X) devant la face amont 11a du pied d’aube et devant la partie de la face amont du disque 20 sous l’alvéole. La paroi amont 41 peut ainsi s’étendre parallèlement à l’ouverture amont 21 a de l’alvéole 21 et à la partie interne de la face amont du disque 20 (la partie interne étant la partie du disque dépourvue de dents inter-alvéoles 22). Dans cet exemple, la paroi aval 42 s’étend radialement devant l’ouverture aval 21 b de l’alvéole 21 , c'est-à-dire le long de la face aval 11 b du pied d’aube. La pièce d’arrêt 40 présente ainsi, dans l’exemple des figures 2 et 3, une section en forme de T renversé, avec une paroi amont 41 qui s’étend radialement de part et d’autre de la surface de liaison 43 et une paroi aval 42 qui s’étend radialement en direction de la plateforme 12 de l’aube 10. Avec une telle configuration, la paroi amont 41 est bloquée, à l’amont, par le disque 20 de sorte que la pièce d’arrêt 40 dans sa totalité est bloquée axialement à l’amont.
[0033] Le dispositif de retenue axiale 30 de l’invention peut comporter, en plus de la pièce d’arrêt 40, un flasque 50, ou anneau de retenue, monté radialement le long de la face amont 20a du disque 20. Ce flasque 50, de forme annulaire, s’étend parallèlement aux alvéoles 21 et aux dents inter-alvéoles 22 du disque 20 sur toute la longueur circonférentielle du disque. Ce flasque 50, dont la forme est classique pour un flasque de turbine BP, comporte un crochet 51 partiellement logé dans une gorge 23 du disque 20. Ce crochet 51 assure l’accroche du flasque 50 sur le disque 20. Ainsi monté le long du disque 20, le flasque 50 s’étend en amont de la paroi amont 41 de la pièce d’arrêt 40 de sorte à empêcher tout déplacement axial, de l’aval vers l’amont, de la pièce d’arrêt 40.
[0034] On comprend donc que la pièce d’arrêt 40 est bloquée axialement de façon bidirectionnelle, c'est-à-dire à la fois de l’amont vers l’aval et de l’aval vers l’amont. Ainsi, le pied d’aube 11 positionné à l’intérieur de la pièce d’arrêt 40 est lui-aussi bloqué axialement de façon bidirectionnelle.
[0035] Selon certains modes de réalisation, le dispositif de retenue axiale 30 comporte également un jonc d’arrêt axial 60 logé dans la gorge 23 du disque 20. Ce jonc d’arrêt axial 60 est une pièce sensiblement annulaire, réalisée dans un matériau souple, sensiblement élastique, comme les superalliages utilisés classiquement dans les turbines. Le jonc d’arrêt axial 60 comporte une fente radiale s’étendant sur toute la section dudit jonc d’arrêt. Cette fente radiale permet de l’abaisser dans la gorge 23 pour insérer (ou retirer) le flasque 50.
[0036] La figure 4 représente des modes de réalisation dans lesquels la pièce d’arrêt 40 présente des formes différentes. Le dessin A de la figure 4 montre, selon une vue en coupe, un exemple d’une pièce d’arrêt 40 comportant une paroi amont 41 équipée d’un épaulement 44 s’insérant à l’intérieur du disque 20. Cet épaulement 44, appelé aussi crochet, est formé par une extension axiale s’étendant suivant un angle sensiblement droit dans le prolongement de la paroi amont 41 . Cette extension axiale est configurée pour s’insérer dans un logement adapté 24 situé à l’entrée de la gorge 23 du disque 20. Vu en coupe, l’épaulement 44 a une forme de crochet dont une portion est logée dans le disque 20. Autrement dit, l’épaulement 44 s’insère dans le disque, sous l’alvéole 21 recevant la pièce d’arrêt 40, emboîtant partiellement le pourtour interne de l’alvéole 21 du disque 20, de sorte que l’effort centrifuge de la pièce d’arrêt 40 est repris par le disque et que l’aube 10 est déchargée partiellement de cet effort.
[0037] Le dessin B et le dessin C de la figure 4 montrent, respectivement une vue en coupe et une vue schématique de l’amont, un exemple de pièce d’arrêt 40 dans lequel la paroi amont 41 s’étend radialement jusqu’à la plateforme 12 de l’aube 10 de sorte à créer une étanchéité partielle des alvéoles 21 . Dans ce mode de réalisation, la pièce d’arrêt 40 présente une section sensiblement en forme de U, avec une paroi amont 41 s’étendant dans une seule direction radiale depuis la surface de liaison 43 ; la paroi amont 41 s’étend plus loin radialement que la paroi aval 42, jusqu’à la plateforme 12 de l’aube. Le blocage, ou arrêt, axial vers l’aval est obtenu, dans ce mode de réalisation, par blocage de la paroi amont 41 contre les dents 22 du disque 20.
[0038] Le dessin D de la figure 4 montre, selon une vue schématique de l’aval, un exemple de la pièce d’arrêt 40 dans lequel la paroi aval 42 s’étend radialement de part et d’autre de la surface de liaison 43. Dans ce mode de réalisation, la paroi aval 42 s’étend non seulement devant la face amont 11 a du pied d’aube, mais également devant la face amont du disque 20 sous l’alvéole 21 . La paroi aval 42 participe alors au blocage axial vers l’amont de la pièce d’arrêt 40.
[0039] Bien entendu, les divers modes de réalisation décrits ci-dessus peuvent être combinés les uns avec les autres comme, par exemple, la paroi amont 41 du dessins C combinée avec la paroi aval 42 du dessin D, ou la paroi amont avec l’épaulement 44 du dessin A combinée avec la paroi aval 42 du dessin D, etc.
[0040] Le mode de réalisation du dessin B de la figure 4 est représenté, selon une vue en perspective coupée, sur la figure 5A, selon une vue de l’amont (ou vue de face) sur la figure 5B et selon une vue de l’aval (ou vue arrière) sur la figure 5C. Ces vues montrent une pièce d’arrêt 40 avec une section en forme sensiblement de U, montée dans une alvéole 21 du disque 20, sous le pied d’aube 11 de sorte à recouvrir la face amont 11 a du pied d’aube 11 , 1a face aval 11 b du pied d’aube et la face interne 11 c dudit pied d’aube. La figure 5A montre également la gorge 23 du disque 20 dans laquelle est logée le jonc d’arrêt 60 et le flasque 50, ledit jonc d’arrêt 60 étant positionné à l’extrémité interne du flasque 50.
[0041] Quel que soit la forme et les dimensions des parois amont et aval de la pièce d’arrêt 40, le dispositif de retenue axiale 30 est monté de la façon indiquée sur la figure 6. Le procédé de montage selon l’invention comporte les étapes suivantes, représentées par les dessins E à H :
Dessins E : fabrication de la pièce d’arrêt 40 avec sa paroi amont 41 et sa paroi aval 42 reliées par la surface de liaison 43 ;
Dessins F : installation de la pièce d’arrêt 40 sous le pied d’aube 11 , c'est- à-dire contre la face interne 11c du pied 11 de l’aube 10 ;
Dessin G : installation de l’aube mobile 10 équipée de la pièce d’arrêt 40 dans une alvéole 21 du disque 20, la paroi amont 41 de la pièce d’arrêt étant en contact avec les dents 22 situées de part et d’autre de l’alvéole 21 ; et
Dessins H (pour les modes de réalisation concernés et après que toutes les aubes aient été montées) : installation du flasque 50 dans la gorge 23 du disque 20, le long de la paroi amont 41 , le flasque 50 étant installé après que le jonc d’arrêt 60 ait été positionné dans la gorge 23.
[0042] Une fois que toutes les aubes mobiles 10, équipées chacune d’une pièce d’arrêt 40, ont été montées dans les alvéoles 21 du disque 20, les parois amont 41 de toutes les pièces d’arrêt 40 sont positionnées côte à côte, circonférentiellement, les unes à la suite des autres. Un exemple de plusieurs parois amont 41 juxtaposées est représenté sur la figure 7. Bien que, pour des raisons de clarté, deux pieds d’aubes 11 seulement ont été représentés sur cette figure 7, plusieurs parois amont 41 sont représentées côte à côte, chacune faisant partie d’une des pièces d’arrêt 40 logées dans les alvéoles 21 de disque 20. La figure 7 montre également le flasque 50 monté le long des parois amont 41 et formant une retenue axiale (de l’aval vers l’amont) des pièces d’arrêt 40 et, par conséquent, des pieds d’aubes 11 . Le flasque 50 assure non seulement l’arrêt axial des pieds d’aubes 11 , par l’intermédiaire des pièces d’arrêt 40, mais également la ventilation des alvéoles 21 du disque. En effet, la ventilation des alvéoles 21 du disque 20 est nécessaire pendant le fonctionnement de la turbomachine compte tenu de la température élevée des gaz circulant dans la veine d'écoulement de la turbine BP.
[0043] Bien en que décrit à travers un certain nombre d'exemples, variantes et modes de réalisation, le dispositif de retenue axiale selon l’invention comprend divers variantes, modifications et perfectionnements qui apparaîtront de façon évidente à l'homme du métier, étant entendu que ces variantes, modifications et perfectionnements font partie de la portée de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS
[Revendication 1] Ensemble de rotor de turbomachine comportant un disque de rotor (20) d’axe (X) qui présente des alvéoles (21) creusées à sa périphérie et des aubes mobiles (10) montées dans des alvéoles (21) du disque, deux alvéoles circonférentiellement adjacentes autour du disque délimitant chacune une dent du disque, caractérisé en ce qu’il comporte plusieurs pièces d’arrêt (40) destinée à s’étendre entre une face amont (11a) d’un pied d’aube (11) de l’aube mobile (10) et une face aval (11 b) dudit pied de l’aube mobile, lesdites pièces d’arrêt (40) comportant :
- une première paroi (41) qui forme une butée d’arrêt de la face amont (11 a) du pied d’aube (11 ),
- une seconde paroi (42) qui forme une butée d’arrêt de la face aval (11 b) du pied d’aube (11), et
- une surface de liaison (43) destinée à s’étendre entre la première et la seconde parois (41 , 42), le long d’une face d’extrémité radialement interne (11 c) du pied d’aube (11),
- chaque pièce d’arrêt (40) étant destinée à maintenir axialement une aube mobile (10) dans une alvéole correspondante du disque (20), et,
- des moyens de blocage (50, 60) des pièces d’arrêt contre le disque (20),
- la première paroi (41) de chaque pièce d’arrêt (40) s’étendant circonférentiellement de sorte à être en contact avec au moins une face amont d’une dent (22) du disque de rotor,
- une pluralité de pièces d’arrêt (40) disposées chacune dans une alvéole (21) du disque (20) et configurées pour que leurs premières parois (41) soient circonférentiellement agencées bout à bout, autour de l’axe (X),
- un anneau de retenue (50) fixé au disque et monté sur toute la circonférence du disque (20) de rotor, contre les premières parois (41) des pièces d’arrêt (40) de sorte à maintenir les pièces d’arrêt (40) en position dans les alvéoles du disque.
[Revendication 2] Ensemble selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la pièce d’arrêt (40) est une pièce métallique monobloc.
[Revendication 3] Ensemble selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la première paroi (41 ) de la pièce d’arrêt (40) comporte une dimension de largeur ou de hauteur, qui est supérieure à une autre dimension de largeur ou de hauteur de la seconde paroi (42), les dimensions étant prises dans un plan transversal à la surface de liaison (43).
[Revendication 4] Ensemble selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la première paroi (41 ) est configurée pour s’étend en partie sur une face amont du disque (20) de rotor.
[Revendication 5] Ensemble selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la première paroi (41) de la pièce d’arrêt (40) s’étend perpendiculairement de part et d’autre de la surface de liaison (43).
[Revendication 6] Ensemble selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la seconde paroi (42) de la pièce d’arrêt (40) s’étend perpendiculairement à la surface de liaison (43) de sorte à pouvoir recouvrir une face aval d’un pied d’aube.
[Revendication 7] Ensemble selon la revendication 1 , caractérisé en ce le disque comprend une cavité creusée dans le disque et en ce que la première paroi (41 ) comprend un crochet (44) monté par emboitement dans la cavité.
[Revendication 8] Ensemble selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu’il comporte en outre un jonc d’arrêt (60) logé dans une gorge (23) du disque de rotor, à une extrémité interne de l’anneau de retenue (50), le jonc d’arrêt étant configuré pour solidariser l’anneau de retenue (50) au disque (20) après montage de l’anneau de retenue (50) sur le disque.
[Revendication 9] Procédé de montage des aubes mobiles (10) de turbine basse pression dans des alvéoles (21 ) d’un disque de rotor de ladite turbine, caractérisé en ce qu’il comporte, pour chaque aube mobile, les étapes suivantes :
- installation d’une pièce d’arrêt (40) de l’ensemble selon l’une quelconque des revendications 1 à 6 contre une face d’extrémité radialement interne (11c) d’un pied (11 ) d’ aube, et
- installation de l’aube mobile (10) équipée de la pièce d’arrêt (40) dans une alvéole (21 ) du disque de rotor. [Revendication 10] Procédé selon les revendications 11 et 12, caractérisé en ce qu’il comporte en outre les étapes suivantes :
- installation d’un jonc d’arrêt (60) dans une gorge (23) du disque de rotor, et
- installation d’un anneau de retenue (50) sur le disque (20) le long des premières parois (41 ) de la pièce d’arrêt (40), l’anneau de retenue (50) étant maintenu en position par un blocage réalisé par le jonc d’arrêt (60).
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