EP4655487A1 - Rotor de turbomachine, turbine de turbomachine et turbomachine pour aéronef - Google Patents

Rotor de turbomachine, turbine de turbomachine et turbomachine pour aéronef

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Publication number
EP4655487A1
EP4655487A1 EP24704521.4A EP24704521A EP4655487A1 EP 4655487 A1 EP4655487 A1 EP 4655487A1 EP 24704521 A EP24704521 A EP 24704521A EP 4655487 A1 EP4655487 A1 EP 4655487A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
locking
turbomachine
blades
blade
walls
Prior art date
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Pending
Application number
EP24704521.4A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Baptiste Dorian LAWNICZEK
Yannick Durand
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Safran Aircraft Engines SAS
Original Assignee
Safran Aircraft Engines SAS
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Filing date
Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/22—Blade-to-blade connections, e.g. for damping vibrations
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    • F01D5/22—Blade-to-blade connections, e.g. for damping vibrations
    • F01D5/225—Blade-to-blade connections, e.g. for damping vibrations by shrouding
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    • F01D5/30—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers
    • F01D5/32—Locking, e.g. by final locking blades or keys
    • F01D5/323—Locking of axial insertion type blades by means of a key or the like parallel to the axis of the rotor
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    • F01D5/12—Blades
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    • F01D5/284—Selection of ceramic materials
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    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Definitions

  • TITLE TURBOMACHINE ROTOR, TURBOMACHINE TURBINE AND TURBOMACHINE FOR AIRCRAFT
  • the present invention relates to the field of turbomachines.
  • the invention relates to a turbomachine blade intended to equip in particular a turbine, and for example a low pressure turbine.
  • the invention relates to all types of aircraft turbomachines, in particular turbojets and turboprops.
  • a turbomachine turbine extending along a main axis defining an axial direction for example a low pressure turbine, is composed of a plurality of stages each formed of a movable wheel and a distributor.
  • the distributor of a turbine comprises a plurality of fixed vanes intended to straighten the flow of gas coming from the combustion chamber.
  • the mobile wheel comprises a plurality of blades.
  • a blade comprises, as described for example in the document FR 3 026429 Al, a base surmounted by a radially internal platform, and a blade extending radially from the radially internal platform of the base and delimiting a vein in which flow the gases of the turbomachine in operation, from upstream to downstream along the axial direction of the turbomachine.
  • a vane may also comprise, as described in document FR 3 073 000 Al, a heel extending at one end of the blade opposite the blade root, so that the blade is delimited by the radially internal platform of the root. and by the heel.
  • blades being exposed in operation to high temperatures, they can be made from composite materials, and in particular composite materials with a ceramic matrix. Indeed, compared to metal alloys, such materials can have improved resistance to high temperatures while representing a lower mass.
  • the turbine is, as is known, subject to numerous constraints, in particular vibration, which can cause movements between the different parts and therefore a malfunction.
  • a known solution for limiting vibrational stresses on the blades of a turbine consists of introducing contact between two circumferentially adjacent blades so as to maintain them in a two-by-two position. The vibrations of the blade in operation induce relative sliding at the level of this contact, which, coupled with the contact pressures, creates vibration damping by friction.
  • Implementations are known in which the two side faces of each of the heels have a specific cutout so that a side face of the heel has a shape complementary to a side face of a heel of a circumferentially adjacent blade. Such contact is thus generated on these blades by means of an angular deformation of the blade.
  • a heel may have an excrescence on the extrados side, and a complementary indentation on the intrados side so as to cooperate with the two circumferentially adjacent blades.
  • the invention aims to remedy at least partly the disadvantages mentioned above relating to the techniques of the prior art.
  • the invention relates to a blade intended to be mounted on an of turbomachine; a blade extending said foot, in a radial direction R with respect to the axis X, and having an aerodynamic profile; a radially internal platform separating said blade from said foot; a heel which extends in the extension of said blade at a free radial end of said blade, at the end of the blade radially opposite the root, said heel comprising a radially external platform,
  • said heel comprises means for locking the radially external platform with respect to another circumferentially adjacent radially external platform, the locking means comprising two locking walls of the radially external platform configured to receive each a circumferential end of a locking plate.
  • the invention proposes an approach making it possible to resolve at least in part some of the disadvantages of the prior art.
  • such locking means makes it possible to limit the vibrational constraints and therefore to dampen the movement of each of the blades relative to the circumferentially adjacent blades while limiting the stresses applied to the structure of the heel and the blade. .
  • the locking walls of the radially external platform extend obliquely while being inclined and opposite with respect to the radial direction R.
  • the fixing walls are each inclined obliquely relative to said radial axis R at an angle between 0° and 60°.
  • the fixing walls are symmetrical with respect to said radial axis R.
  • said radially external platform has a width in the circumferential direction, said walls extending from a median portion of the width of said radially external platform.
  • said heel carries an upstream lip and a downstream lip which extend radially projecting from the radially external platform, the locking means being arranged axially between the lips upstream and downstream.
  • the blade is at least partially composed of composite material with a ceramic matrix.
  • the invention also concerns an X-axis turbomachine rotor comprising at least two blades according to one of the aforementioned embodiments, circumferentially adjacent, and a locking plate, one of said two locking walls of the first of said two blades and a said two locking walls of the second of said two blades each receiving a circumferential end of the locking plate.
  • the locking plate comprises beveled circumferential ends configured to come into contact with said two locking walls of the radially external platform.
  • said beveled circumferential ends are connected by a flat portion.
  • the invention also relates to a turbomachine turbine comprising a rotor according to the aforementioned embodiment.
  • the invention also relates to a turbomachine for an aircraft comprising a turbine according to the aforementioned embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view of a turbomachine
  • FIG. 2 is a side perspective view of a rotor part according to one embodiment of the invention, two circumferentially adjacent blades being illustrated;
  • FIG. 3 is a front perspective view of the two circumferentially adjacent blades of Figure 2;
  • FIG. 4 is a perspective view of a blade according to the embodiment of Figure 2
  • FIG. 5 is a perspective view of a tenon according to the embodiment of Figure 2.
  • This turbomachine which extends along an axis wing or even at the rear of the fuselage of the aircraft.
  • the turbomachine 1 illustrated in Figure 1 is a twin-body, dual-flow, direct-drive turbojet. This is however not limiting since the turbomachine 1 may not be intended to be mounted on an aircraft, be another type of turbojet, such as a geared turbojet, a turboprop or an auxiliary power unit (also called “APU”, for “Auxiliary Power Unit”).
  • an axial direction corresponds to the direction of the longitudinal axis X and a radial direction is a direction perpendicular to the longitudinal axis a plane containing the longitudinal axis X and a radial plane is a plane perpendicular to the longitudinal axis X.
  • upstream and downstream are used with reference to the overall direction of gas flow through the turbomachine in operation.
  • the turbomachine 1 comprises, from upstream to downstream, a fan 10, a compressor section 12, a combustion chamber 14 and a turbine section 16.
  • the gases circulate inside the turbomachine from upstream to downstream of the turbomachine, along the longitudinal axis within a primary vein 100 is, successively, compressed within the compressor section 12, ignited within the combustion chamber 14, and relaxed within the turbine section 16 before being ejected from the turbomachine 1.
  • the turbomachine 1 generates thrust.
  • This thrust can also, for example, be used for the benefit of the aircraft on which the turbomachine 1 is attached and fixed.
  • Compressors and turbines are composed in particular of one or more modules, each of these modules comprising a plurality of stages each comprising a rotor and a stator.
  • the distributor of a turbine comprises a plurality of blades intended to straighten the flow of gas coming from the combustion chamber.
  • the turbomachine turbine rotor comprises a disc carrying at its periphery a plurality of blades. These blades are regularly distributed around the X axis of the turbomachine and are inserted in housings provided on the periphery of the rotor disk.
  • each of these blades is at least partially composed of ceramic matrix composite material.
  • the blades are made of another material, such as a metal or a metal alloy, capable of withstanding the operating temperatures of such a turbomachine.
  • Each of the blades 3 comprises: a foot 31 configured to insert into a groove (not shown) which opens at the external periphery of the rotor disk 2 of the turbomachine turbine; a blade 33 extending the root 31 in a radial direction R with respect to the axis X and having an aerodynamic profile, and a radially internal platform 32 separating the blade 33 from the foot 31.
  • Each of these blades 3 also comprises a heel 34 which extends in the extension of the blade 33 at a free radial end of the blade 3, and which comprises a radially external platform 40.
  • radially internal platform 32 as well as the radially external platform 40 delimit the blade and define the radial width of the vein.
  • the heels of the blades have an identical circumferential width and are joined edge to edge circumferentially in a tangential direction.
  • the tangential width of the heel corresponds to the tangential width of the radially external platform.
  • the heel 34 carries, in this embodiment, two wipers 340, namely an upstream wiper and a downstream wiper. They extend radially projecting outwards from the radially external platform 40, near the upstream and downstream ends of the heel, so as to be out of the vein.
  • the heel of each blade comprises means for locking the radially external platform with respect to another circumferentially adjacent radially external platform.
  • two circumferentially adjacent blades are held in position relative to each other at their radially external platform by locking means carried by the heel, these locking means being configured for each receiving a circumferential end of a locking plate 42.
  • the heel 34 of each blade comprises two locking walls 41a, 41b.
  • the locking means are provided at the level of the radially external platform of the heel, that is to say outside the zone of the vein so as not to disrupt the operation of the turbomachine.
  • These two locking walls of the radially external platform are configured to each receive a circumferential end of a locking plate 42.
  • the walls 41a, 41b extend here from a center of the radially external platform 40 with respect to the tangential width.
  • the walls extend from a median portion of the width of the radially external platform, this radially external platform having a width in the circumferential direction.
  • the walls could be positioned so as to extend from a position located between 10% and 90% of the width of the radially external platform, so as to leave a rim of approximately 10% at the ends of the radially external platform.
  • Such a rim makes it possible to have a possibility of support whatever the embodiment of the invention.
  • the two walls 41b extend here obliquely towards the lateral ends of the heel 34.
  • lateral end is meant the ends adjacent to the upstream and downstream ends of the heel carrying the wipers.
  • the locking means are arranged axially between the upstream and downstream lips.
  • the walls and the radially external platform 40 thus delimit housing 410a, 410b.
  • the walls are symmetrical and therefore opposite with respect to the radial axis R.
  • the walls could each be inclined obliquely relative to the radial axis R at an angle between 0° and 60°.
  • the inclination of the walls could also be different.
  • the two walls could extend over a different length.
  • the rotor therefore comprises a locking plate 42 for two adjacent blades.
  • one of the two locking walls of the first of the two blades and one of the two locking walls of the second of the two blades each receives a circumferential end of the locking plate 42.
  • one of the housings 410a, 410b of the first of the two blades and one of the two housings 410a, 410b of the second of the two blades, opposite the housing of the first of the two blades each receive a circumferential end of the locking plate 42 .
  • the locking plate and the housings form a mechanical dovetail assembly.
  • Such an assembly makes it possible to dampen the movement of the blades circumferentially adjacent to each other.
  • the locking means and the locking plate make it possible to dampen a tangential movement of the blades relative to each other, the movements of a heel of a blade generating energy dissipation by friction with the locking plate.
  • the locking plate is made from a ceramic matrix composite material.
  • the locking plate can be made from a material such as a metal or a metal alloy.
  • the locking plate 42 of the illustrated embodiment takes the form of a trapezoidal prism with two beveled circumferential ends 421 configured to come into contact with the two locking walls 41a, 41b of the radially external platform 40, and a flat portion 420 connecting these two beveled circumferential ends.
  • the beveled circumferential ends 421 are designed to be housed in the housings 410a, 410b.
  • the shape of the locking plate which is complementary to the shapes of the housings makes it possible to obtain effective locking to damp a movement of each blade relative to a circumferentially adjacent blade, and in particular a movement in a circumferential direction.
  • the locking plate has a symmetrical shape with respect to a central axis of this locking plate due to the fact that the walls are symmetrical with respect to the radial axis R.
  • a locking plate having a rectangular profile cooperating with housings formed by walls of substantially complementary shape.

Landscapes

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
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Abstract

Un rotor de turbomachine d'axe (X) comprend au moins deux aubages (3) circonférentiellement adjacents. Chaque aubage comprend: - un pied (31) configuré pour être monté dans une rainure qui débouche à la périphérie externe d'un disque (2) du rotor de turbomachine; - une pale (33) prolongeant ledit pied, selon une direction radiale (R) vis-à-vis de l'axe, et présentant un profil aérodynamique; - une plateforme radialement interne (32) séparant ladite pale dudit pied; - un talon (34) qui s'étend dans le prolongement de ladite pale à une extrémité radiale libre dudit aubage, à l'extrémité de la pale radialement opposée au pied (31), ledit talon (34) comprenant une plateforme radialement externe (40). Ledit talon comprend des moyens de verrouillage de la plateforme radialement externe vis-à-vis d'une autre plateforme radialement externe circonférentiellement adjacente.Les moyens de verrouillage comprennent deux murets de verrouillage (41a, 41b) de la plateforme radialement externe configurés pour recevoir chacun une extrémité circonférentielle d'une plaquette de verrouillage (42). Ledit rotor comprend en outre une plaquette de verrouillage, un desdits deux murets de verrouillage du premier desdits deux aubages et un desdits deux murets de verrouillage du deuxième desdits deux aubages recevant chacun une extrémité circonférentielle de la plaquette de verrouillage. Les murets de verrouillage de la plateforme radialement externe s'étendent de façon oblique en étant inclinés et opposés vis-à-vis de la direction radiale. La plaquette de verrouillage comprend des extrémités circonférentielles biseautées configurées pour venir en contact avec lesdits deux murets de verrouillage de la plateforme radialement externe. Une turbomachine (1) pour aéronef comprenant une telle turbine. Une turbine de turbomachine comprend au moins un tel rotor.

Description

DESCRIPTION
TITRE : ROTOR DE TURBOMACHINE, TURBINE DE TURBOMACHINE ET TURBOMACHINE POUR AÉRONEF
Domaine de l'invention
La présente invention se rapporte au domaine des turbomachines.
Plus particulièrement, l'invention concerne un aubage de turbomachine destiné à équiper en particulier une turbine, et par exemple une turbine basse pression.
L'invention concerne tous les types de turbomachine d'aéronef, en particulier les turboréacteurs et les turbopropulseurs.
Etat de la technique antérieure
Une turbine de turbomachine s'étendant selon un axe principal définissant une direction axiale, par exemple une turbine basse pression, se compose d'une pluralité d'étages formés chacun d'une roue mobile et d'un distributeur. Le distributeur d'une turbine comprend une pluralité d'aubes fixes destinées à redresser le flux de gaz issu de la chambre de combustion.
De son côté, la roue mobile comprend une pluralité d'aubages. Un aubage comprend, tel que décrit par exemple dans le document FR 3 026429 Al, un pied surmonté d'une plateforme radialement interne, et une pale s'étendant radialement depuis la plateforme radialement interne du pied et délimitant une veine dans laquelle s'écoulent les gaz de la turbomachine en fonctionnement, de l'amont vers l'aval le long de la direction axiale de la turbomachine.
Un aubage peut également comprendre, tel que décrit dans le document FR 3 073 000 Al, un talon s'étendant à une extrémité de la pale opposée au pied d'aube, de sorte que la pale est délimitée par la plateforme radialement interne du pied et par le talon.
Ces aubages étant exposés en fonctionnement à des températures élevées, ils peuvent être réalisées à partir de matériaux composites, et notamment de matériaux composites à matrice céramique. En effet, par rapport à des alliages métalliques, de tels matériaux peuvent présenter une tenue améliorée aux températures élevées tout en représentant une masse moindre.
Il est ainsi connu de l'art antérieur de réaliser des aubages pour des rotors de turbomachines à partir de matériau composite, et notamment à partir de matériau composite à matrice céramique. Un procédé de fabrication d'un tel aubage est par exemple décrit dans le document PCT/FR2009/052309.
La turbine est, de manière connue, soumise à de nombreuses contraintes, notamment vibratoires, ce qui peut engendrer des mouvements entre les différentes pièces et donc un dysfonctionnement. Une solution connue pour limiter les contraintes vibratoires sur les aubages d'une turbine consiste à introduire un contact entre deux aubages circonférentiellement adjacents de sorte à les maintenir en position deux-à-deux. Les vibrations de l'aubage en fonctionnement induisent des glissements relatifs au niveau de ce contact, qui, couplés aux pressions de contact, créent un amortissement des vibrations par friction.
On connaît des mises en œuvre dans lesquelles les deux faces latérales de chacun des talons présentent une découpe spécifique de sorte qu'une face latérale du talon présente une forme complémentaire d'une face latérale d'un talon d'un aubage circonférentiellement adjacent. Un tel contact est ainsi généré sur ces aubages par le biais d'une déformée angulaire de la pale.
Par exemple, un talon peut présenter une excroissance coté extrados, et une empreinte complémentaire coté intrados de sorte à venir coopérer avec les deux aubages circonférentiellement adjacents.
Par ailleurs, et dans le cas d'aubages en matériau composite à matrice céramique, les contraintes mécaniques admissibles sont relativement faibles ce qui rend les aubages peu tolérants aux contraintes engendrées par un contact entre des aubages circonférentiellement adjacents.
A cette tolérance relativement, on peut ajouter le fait que les matériaux composites à matrice céramique se dilatent environ trois fois moins que les matériaux métalliques, ce qui peut engendrer une diminution de l'effort de contact en fonctionnement du fait de la non dilatation d'aubages en matériau composite à matrice céramique.
Il existe donc un besoin de trouver une solution alternative pour fournir de l'amortissement aux aubages.
Exposé de l'invention
L'invention a pour but de remédier au moins en partie aux inconvénients mentionnés ci-dessus relatifs aux techniques de l'art antérieur.
Pour ce faire, l'invention concerne un aubage destiné à être monté sur un rotor de turbomachine d'axe X, l'aubage comprenant : un pied configuré pour être monté dans une rainure qui débouche à la périphérie externe d'un disque du rotor de turbomachine ; une pale prolongeant ledit pied, selon une direction radiale R vis-à-vis de l'axe X, et présentant un profil aérodynamique ; une plateforme radialement interne séparant ladite pale dudit pied ; un talon qui s'étend dans le prolongement de ladite pale à une extrémité radiale libre dudit aubage, à l'extrémité de la pale radialement opposée au pied, ledit talon comprenant une plateforme radialement externe,
Selon l'invention, ledit talon comprend des moyens de verrouillage de la plateforme radialement externe vis-à-vis d'une autre plateforme radialement externe circonférentiellement adjacente, les moyens de verrouillage comprenant deux murets de verrouillage de la plateforme radialement externe configurés pour recevoir chacun une extrémité circonférentielle d'une plaquette de verrouillage.
Ainsi, l'invention propose une approche permettant de résoudre au moins en partie certains des inconvénients de l'art antérieur.
Notamment, la mise en œuvre de tels moyens de verrouillage permet de limiter les contraintes vibratoires et donc d'amortir le mouvement de chacun des aubages par rapport aux aubages circonférentiellement adjacents tout en limitant les contraintes appliquées à la structure du talon et de l'aubage.
En outre, cela permet de réduire les effets dus à la dilatation des différents éléments quels que soient les matériaux dans lesquels sont réalisés ces éléments.
Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de l'invention, les murets de verrouillage de la plateforme radialement externe s'étendent de façon oblique en étant inclinés et opposés vis-à-vis de la direction radiale R.
Cela permet de mettre en œuvre des moyens simple mécaniquement et ne nécessitant pas de modifier la partie fonctionnelle d'un aubage de sorte à ne pas perturber son bon fonctionnement. Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de l'invention, les murets de fixation sont chacun incliné de façon oblique par rapport audit axe radial R selon un angle compris entre 0° et 60°.
Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de l'invention, les murets de fixation sont symétriques par rapport audit axe radial R.
Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de l'invention, ladite plateforme radialement externe présente une largeur selon la direction circonférentielle, lesdits murets s'étendant depuis une portion médiane de la largeur de ladite plateforme radialement externe. Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de l'invention, ledit talon porte une léchette amont et une léchette aval qui s'étendent radialement en saillie de la plateforme radialement externe, les moyens de verrouillage étant disposés axialement entre les léchettes amont et aval.
Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de l'invention, l'aubage est au moins partiellement composé de matériau composite à matrice céramique. L'invention concerne également un rotor de turbomachine d'axe X comprenant au moins deux aubages selon l'un des modes de réalisation précités, circonférentiellement adjacents, et une plaquette de verrouillage, un desdits deux murets de verrouillage du premier desdits deux aubages et un desdits deux murets de verrouillage du deuxième desdits deux aubages recevant chacun une extrémité circonférentielle de la plaquette de verrouillage.
Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de l'invention, la plaquette de verrouillage comprend des extrémités circonférentielles biseautées configurées pour venir en contact avec lesdits deux murets de verrouillage de la plateforme radialement externe.
Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de l'invention, lesdites extrémités circonférentielles biseautées sont reliées par une portion plane.
L'invention concerne également une turbine de turbomachine comprenant un rotor selon le mode de réalisation précité.
L'invention concerne également une turbomachine pour aéronef comprenant une turbine selon le mode de réalisation précité.
Présentation des figures
L'invention, ainsi que les différents avantages qu'elle présente, seront plus facilement compris à la lumière de la description qui va suivre d'un mode de réalisation illustratif et non limitatif de celle-ci, et des dessins annexés parmi lesquels :
[Fig. 1] est une vue schématique en coupe d'une turbomachine ;
[Fig. 2] est une vue en perspective latérale d'une partie de rotor selon un mode de réalisation de l'invention, deux aubages circonférentiellement adjacents étant illustrées ;
[Fig. 3] est une vue en perspective de face des deux aubages circonférentiellement adjacents de la figure 2 ;
[Fig. 4] est une vue en perspective d'un aubage selon le mode de réalisation de la figure 2, et [Fig. 5] est vue en perspective d'un tenon selon le mode de réalisation de la figure 2.
Description détaillée d'un mode de réalisation de l'invention
Il est à noter que l'invention s'applique aux turbines haute-pression et/ou basse pression d'une turbomachine, telle que la turbomachine représentée sur la figure 1.
Cette turbomachine 1, qui s'étend selon un axe X, est par exemple destinée à être montée sur un aéronef (non représenté), tel qu'un avion ou un hélicoptère, par exemple sous l'aile de l'aéronef, sur l'aile ou encore à l'arrière du fuselage de l'aéronef.
La turbomachine 1 illustrée sur la figure 1 est un turboréacteur à double corps, double flux et entraînement direct. Ceci n'est toutefois pas limitatif puisque la turbomachine 1 peut ne pas être destinée à être montée sur un aéronef, être un autre type de turboréacteur, tel qu'un turboréacteur à réducteur, un turbopropulseur ou une unité de puissance auxiliaire (également appelée « APU », pour « Auxiliary Power Unit »).
Dans l'ensemble de la description, une direction axiale correspond à la direction de l'axe longitudinal X et une direction radiale est une direction perpendiculaire à l'axe longitudinal X et coupant l'axe longitudinal X. De même, un plan axial est un plan contenant l'axe longitudinal X et un plan radial est un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal X.
De même, les adjectifs « intérieur » (ou « interne ») et extérieur (« ou externe ») sont utilisés en référence à une direction radiale de sorte que la partie intérieure d'un élément est, suivant une direction radiale, plus proche de l'axe longitudinal X que la partie extérieure du même élément.
De plus, sauf précision contraire, les termes « amont » et « aval » sont utilisés en référence à la direction globale d'écoulement de gaz à travers la turbomachine en fonctionnement.
Comme visible sur la figure 1, la turbomachine 1 comprend, de l'amont vers l'aval, une soufflante 10, une section de compresseur 12, une chambre de combustion 14 et une section de turbine 16. L'axe longitudinal X forme l'axe de rotation d'au moins une partie de la section de compresseur 12 et de la section de turbine 16, lesquelles sont susceptibles d'être entraînées en rotation autour de l'axe longitudinal X par rapport à un carter 18 de la turbomachine 1. En fonctionnement, les gaz circulent à l'intérieur de la turbomachine de l'amont vers l'aval de la turbomachine, le long de l'axe longitudinal X. La soufflante 10 aspire un flux d'air dont une portion, circulant au sein d'une veine primaire 100 est, successivement, comprimée au sein de la section de compresseur 12, enflammée au sein de la chambre de combustion 14, et détendue au sein de la section de turbine 16 avant d'être éjectée hors de la turbomachine 1. De cette manière, la turbomachine 1 génère une poussée. Cette poussée peut d'ailleurs, par exemple, être mise au profit de l'aéronef sur lequel la turbomachine 1 est rapportée et fixée.
Les compresseurs et les turbines sont composés notamment d'un ou plusieurs modules, chacun de ces modules comprenant une pluralité d'étages comprenant chacun un rotor et un stator. Le distributeur d'une turbine comprend une pluralité d'aubages destinés à redresser le flux de gaz issu de la chambre de combustion.
De son côté, le rotor de turbine de turbomachine comprend un disque portant à sa périphérie une pluralité d'aubages. Ces aubages sont régulièrement répartis autour de l'axe X de la turbomachine et sont insérés dans des logements ménagés sur la périphérie du disque de rotor.
On présente maintenant, en relation avec les figures 2 à 5, un premier mode de réalisation de l'invention de ces aubages.
Dans ce mode de réalisation, chacun de ces aubages est au moins partiellement composé de matériau composite à matrice céramique. On pourrait cependant prévoir des modes de réalisation dans lesquels les aubages sont réalisés en un autre matériau, tel qu'un métal ou un alliage métallique, capable de résister aux températures de fonctionnement d'une telle turbomachine.
Chacun des aubages 3 comprend : un pied 31 configuré pour s'insérer dans une rainure (non représentée) qui débouche à la périphérie externe du disque de rotor 2 de turbine de turbomachine ; une pale 33 prolongeant le pied 31 selon une direction radiale R vis-à-vis de l'axe X et présentant un profil aérodynamique, et une plateforme radialement interne 32 séparant la pale 33 du pied 31.
Chacun de ces aubages 3 comprend également un talon 34 qui s'étend dans le prolongement de la pale 33 à une extrémité radiale libre de l'aubage 3, et qui comprend une plateforme radialement externe 40.
Il est à noter que la plateforme radialement interne 32 ainsi que le la plateforme radialement externe 40 délimitent la pale et définissent la largeur radiale de la veine.
Les talons des aubages présentent une largeur circonférentielle identique et sont accolés bord à bord circonférentiellement suivant une direction tangentielle.
Plus particulièrement, dans le mode de réalisation illustré, la largeur tangentielle du talon correspond à la largeur tangentielle de la plateforme radialement externe.
Comme illustré notamment en figures 3 et 4, le talon 34 porte, dans ce mode de réalisation, deux léchettes 340, à savoir une léchette amont et une léchette aval. Elles s'étendent radialement en saillie vers l'extérieur depuis la plateforme radialement externe 40, à proximité des extrémités amont et aval du talon, de sorte à être hors veine.
Ces deux léchettes sont ici identiques de sorte qu'elles sont inclinées dans le même sens et selon un même angle.
Pour limiter les contraintes vibratoires sur les aubages, le talon de chaque aubage comprend des moyens de verrouillage de la plateforme radialement externe vis-à-vis d'une autre plateforme radialement externe circonférentiellement adjacente.
En d'autres termes, dans le rotor, deux aubages circonférentiellement adjacents sont maintenus en position l'un par rapport à l'autre au niveau de leur plateforme radialement externe par des moyens de verrouillage portés par le talon, ces moyens de verrouillage étant configurés pour chacun recevoir une extrémité circonférentielle d'une plaquette de verrouillage 42.
De ce fait, selon l'invention le talon 34 de chaque aubage comprend deux murets de verrouillage 41a, 41b. Les moyens de verrouillage sont ménagés au niveau de la plateforme radialement externe du talon c'est-à-dire hors de la zone de la veine de sorte à ne pas perturber le fonctionnement de la turbomachine.
Ces deux murets de verrouillage de la plateforme radialement externe sont configurés pour chacun recevoir une extrémité circonférentielle d'une plaquette de verrouillage 42.
Ces murets sont ici centrés par rapport à ladite largeur tangentielle du talon 34.
En d'autres termes, les murets 41a, 41b s'étendent ici depuis un centre de la plateforme radialement externe 40 par rapport à la largeur tangentielle.
En d'autres termes, les murets s'étendent depuis une portion médiane de la largeur de la plateforme radialement externe, cette plateforme radialement externe présentant une largeur selon la direction circonférentielle.
Selon d'autres modes de réalisation, les murets pourraient être positionnés de telle sorte à s'étendre à partir d'une position située entre 10% et 90% de la largeur de la plateforme radialement externe, de sorte à laisser un rebord d'environ 10% au niveau des extrémités de la plateforme radialement externe.
Un tel rebord permet d'avoir une possibilité d'appui quel que soit le mode de réalisation de l'invention.
De la plateforme radialement externe 40 s'étendent donc de façon oblique deux murets 41a, 41b inclinés par rapport à un axe radial R.
Comme illustré, les deux murets 41b s'étendent ici de façon oblique vers les extrémités latérales du talon 34.
Par extrémité latérale, on entend les extrémités adjacentes aux extrémités amont et aval du talon portant les léchettes. De cette manière, les moyens de verrouillage sont disposés axialement entre les léchettes amont et aval.
Les murets et la plateforme radialement externe 40 délimitent ainsi des logements 410a, 410b.
Dans ce mode de réalisation, les murets sont symétriques et donc opposés par rapport à l'axe radial R.
Selon d'autres modes de réalisation les murets pourraient être chacun incliné de façon oblique par rapport à l'axe radial R selon un angle compris entre 0° et 60°.
Selon encore d'autres modes de réalisation, l'inclinaison des murets pourrait également être différente.
De même, selon d'autres modes de réalisation, les deux murets pourraient s'étendre sur une longueur différente.
Pour relier deux aubages circonférentiellement adjacents, ou successive, c'est-à-à dire pour verrouiller la plateforme radialement externe d'un des deux aubages vis-à-vis de la plateforme radialement externe de l'autre des deux aubages, le rotor comprend donc une plaquette de verrouillage 42 pour deux aubages adjacents.
Plus particulièrement, un des deux murets de verrouillage du premier des deux aubages et un des deux murets de verrouillage du deuxième des deux aubages reçoivent chacun une extrémité circonférentielle de la plaquette de verrouillage 42.
Ainsi, un des logement 410a, 410b du premier des deux aubages et un des deux logements 410a, 410b du deuxième des deux aubages, en vis à-vis du logement du premier des deux aubages reçoivent chacun une extrémité circonférentielle de la plaquette de verrouillage 42.
De cette manière, la plaquette de verrouillage et les logements forment un assemblage mécanique à queue d'aronde.
Un tel montage permet d'amortir le mouvement des aubages circonférentiellement adjacents l'un par rapport à l'autre.
Notamment, les moyens de verrouillage et la plaquette de verrouillage permettent d'amortir un mouvement tangentiel des aubages l'un par rapport à l'autre, les mouvements d'un talon d'un aubage engendrant de la dissipation d'énergie par frottement avec la plaquette de verrouillage. Dans ce mode de réalisation, la plaquette de verrouillage est réalisée à partir d'un matériau composite à matrice céramique.
Selon d'autres modes de réalisation, la plaquette de verrouillage peut être réalisée à partir d'un matériau tel qu'un métal ou un alliage de métal.
Comme visible notamment en figure 5, la plaquette de verrouillage 42 du mode de réalisation illustré prend la forme d'un prisme trapézoïdal avec deux extrémités circonférentielles biseautées 421 configurées pour venir en contact avec les deux murets de verrouillage 41a, 41b de la plateforme radialement externe 40, et une portion plane 420 reliant ces deux extrémités circonférentielles biseautées.
Plus particulièrement, et comme visible notamment en figure 3, les extrémités circonférentielles biseautées 421 sont prévues pour venir se loger dans les logements 410a, 410b.
La forme de la plaquette de verrouillage qui est complémentaire des formes des logements permet d'obtenir un verrouillage efficace pour amortir un mouvement de chaque aubage par rapport à un aubage circonférentiellement adjacent, et notamment un mouvement selon une direction circonférentielle.
Ici, la plaquette de verrouillage présente une forme symétrique par rapport à un axe central de cette plaquette de verrouillage du fait que les murets sont symétriques par rapport à l'axe radial R.
Dans d'autres modes de réalisation, on pourrait mettre en œuvre une plaquette de verrouillage présentant une forme non régulière, et notamment ne présentant pas de symétrie. Par exemple, on pourrait mettre en œuvre une plaquette de verrouillage présentant un profil rectangulaire, coopérant avec des logements formés par des murets de forme sensiblement complémentaire.
On pourrait également mettre en œuvre des plaquettes de verrouillage présentant une forme rectangulaire d'un côté et triangulaire d'un autre.
On pourrait encore mettre en œuvre des moyens de verrouillage dans lesquels les murets forment, avec la plaquette de verrouillage, un système d'assemblage mécanique en queue d'aronde avec les murets qui portent des protubérances et le tenon qui présente, sur ses extrémités circonférentielles biseautées aptes à être en contact avec les murets, des protubérances de forme complémentaire.

Claims

REVENDICATIONS
[Revendication 1] Rotor de turbomachine d'axe (X) caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux aubages (3), chaque aubage (3) comprenant : un pied (31) configuré pour être monté dans une rainure qui débouche à la périphérie externe d'un disque (2) du rotor de turbomachine ; une pale (33) prolongeant ledit pied (31), selon une direction radiale (R) vis-à-vis de l'axe (X), et présentant un profil aérodynamique ; une plateforme radialement interne (32) séparant ladite pale (33) dudit pied (31) ; un talon (34) qui s'étend dans le prolongement de ladite pale (33) à une extrémité radiale libre dudit aubage (3), à l'extrémité de la pale radialement opposée au pied (31), ledit talon (34) comprenant une plateforme radialement externe (40), caractérisée en ce que ledit talon (34) comprend des moyens de verrouillage de la plateforme radialement externe (40) vis-à-vis d'une autre plateforme radialement externe circonférentiellement adjacente, les moyens de verrouillage comprenant deux murets de verrouillage (41a, 41b) de la plateforme radialement externe (40) configurés pour recevoir chacun une extrémité circonférentielle d'une plaquette de verrouillage (42). lesdits deux aubages (3) étant circonférentiellement adjacents, ledit rotor comprenant en outre une plaquette de verrouillage (42), un desdits deux murets de verrouillage (41a, 41b) du premier desdits deux aubages et un desdits deux murets de verrouillage (41a, 41b) du deuxième desdits deux aubages recevant chacun une extrémité circonférentielle de la plaquette de verrouillage (42), les murets de verrouillage (41a, 41b) de la plateforme radialement externe (40) s'étendant de façon oblique en étant inclinés et opposés vis-à-vis de la direction radiale (R), et/ou la plaquette de verrouillage (42) comprenant des extrémités circonférentielles biseautées (421) configurées pour venir en contact avec lesdits deux murets de verrouillage (41a, 41b) de la plateforme radialement externe (40).
[Revendication 2] Rotor selon la revendication 1, caractérisé en ce que les murets de fixation (41a, 41b) sont chacun incliné de façon oblique par rapport audit axe radial (R) selon un angle compris entre 0° et 60°.
[Revendication 3] Rotor selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les murets de fixation (41a, 41b) sont symétriques par rapport audit axe radial (R).
[Revendication 4] Rotor selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite plateforme radialement externe (40) présente une largeur selon la direction circonférentielle, lesdits murets (41a, 41b) s'étendant depuis une portion médiane de la largeur de ladite plateforme radialement externe (40).
[Revendication 5] Rotor selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit talon (34) porte une léchette amont (340) et une léchette aval (341) qui s'étendent radialement en saillie de la plateforme radialement externe (40), les moyens de verrouillage étant disposés axialement entre les léchettes amont et aval (340).
[Revendication 6] Rotor selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est au moins partiellement composé de matériau composite à matrice céramique.
[Revendication 7] Rotor selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdites extrémités circonférentielles biseautées (421) sont reliées par une portion plane (420).
[Revendication 8] Turbine de turbomachine comprenant au moins un rotor selon l'une des revendications 1 à 7.
[Revendication 9] Turbomachine (1) pour aéronef comprenant une turbine selon la revendication 8.
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