FR2888877A1 - Dispositif d'amortissement des vibrations d'un rotor - Google Patents

Dispositif d'amortissement des vibrations d'un rotor Download PDF

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Abstract

Dispositif d'amortissement des vibrations d'un rotor, en particulier d'un disque aubagé monobloc d'un compresseur haute-pression dans un turboréacteur, comprenant un anneau fendu (18) monté précontraint dans une gorge annulaire du rotor et comportant une partie (34) de section réduite dans une zone (28) diamétralement opposée à la fente de l'anneau pour équilibrer le balourd en rotation dû à cette fente.

Description

Dispositif d'amortissement des vibrations d'un rotor
L'invention concerne un dispositif d'amortissement des vibrations d'un rotor, en particulier d'un rotor d'une turbomachine telle qu'un turboréacteur d'avion, ce dispositif comprenant un jonc amortisseur formé par un anneau fendu qui est monté précontraint dans une gorge annulaire du rotor.
II est connu d'amortir les vibrations du rotor d'une turbomachine au moyen d'un anneau métallique fendu qui est monté dans une gorge annulaire du rotor dont l'ouverture est tournée vers l'axe de rotation du rotor, cet anneau fendu ayant au repos un diamètre externe qui est supérieur au diamètre interne de la gorge de sorte que l'anneau une fois monté dans la gorge exerce une pression sur le fond de la gorge.
Lorsque l'anneau fendu est monté dans la gorge annulaire du rotor, ses extrémités doivent être séparées l'une de l'autre et ne peuvent venir en contact ou en appui l'une sur l'autre lors du fonctionnement de la turbomachine, car cela se traduirait par une déformation de l'anneau qui perdrait sa forme circulaire et ne serait plus en mesure d'amortir correctement les vibrations par frottement sur le fond de la gorge.
L'intervalle qui sépare les extrémités de l'anneau créé un balourd en rotation et lorsque le rotor est équipé de plusieurs anneaux fendus d'amortissement des vibrations, le balourd total peut dépasser les normes admissibles ce qui constitue un inconvénient très sérieux pouvant empêcher la certification de la turbomachine et donc sa vente.
L'invention a notamment pour but d'éviter cet inconvénient de façon simple, efficace et économique.
Elle propose à cet effet un dispositif d'amortissement des vibrations d'un rotor, en particulier d'une turbomachine, comprenant un jonc amortisseur formé par un anneau fendu monté à frottement dans une gorge annulaire du rotor, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de compensation du balourd en rotation dû à la fente de l'anneau, ces moyens étant formés par une réduction de la section de l'anneau dans une zone diamétralement opposée à la fente de l'anneau par rapport à l'axe de rotation du rotor.
Cette rédùction de section de l'anneau dans la zone diamétralement opposée à sa fente se traduit par une diminution locale de la masse de l'anneau, qui correspond sensiblement à l'absence de matière entre les extrémités de l'anneau et qui annule donc le balourd causé par la fente de l'anneau.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la réduction de section 10 est formée dans une partie de la surface de l'anneau qui n'est pas en contact avec les parois de la gorge du rotor.
Ainsi, cette réduction de section n'a pas d'influence sur les frottements de l'anneau dans la gorge du rotor et donc sur l'amortissement des vibrations.
Avantageusement, la réduction de section de l'anneau a une étendue angulaire autour de l'axe de rotation qui est très supérieure à celle de la fente de l'anneau monté dans la gorge du rotor, l'étendue angulaire de la réduction de section étant au moins dix fois et par exemple environ trente fois supérieure à l'étendue angulaire de la fente de l'anneau monté dans la gorge.
Ainsi, la réduction de section de l'anneau n'intéresse qu'une très faible fraction de sa dimension radiale et ne modifie pas ses caractéristiques mécaniques.
Cette réduction de section peut être réalisée par usinage de 25 l'anneau, ou bien être obtenue directement de fonderie.
La diminution de volume de l'anneau due à sa réduction de section est sensiblement égale au volume de matière manquant entre les extrémités de l'anneau monté dans la gorge du rotor L'invention concerne également un disque aubagé de turbomachine, 30 en particulier de turboréacteur, caractérisé en ce qu'il est équipé d'au moins un dispositif d'amortissement des vibrations du type décrit dans ce qui précède.
L'invention concerne encore un rotor de turbomachine, caractérisé en ce qu'il comporte un disque aubagé de ce type, et un compresseur de 5 turbomachine, caractérisé en ce qu'il comporte un disque aubagé de ce type.
L'invention concerne enfin une turbomachine, caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif d'amortissement des vibrations du type décrit dans ce qui précède.
L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, faite à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique partielle en coupe d'un rotor de 15 turbomachine équipé de joncs d'amortissement des vibrations; - la figure 2 est une vue schématique de face d'un jonc amortisseur selon l'invention; - la figure 3 est une vue agrandie du détail encerclé III de la figure 2.
En figure 1, on a représenté une partie d'un compresseur haute-pression de turboréacteur, qui comprend un disque aubagé monobloc 10 fixé par des boulons 12 à un autre disque aubagé monobloc 14 entraîné en rotation par un arbre non représenté, le compresseur haute-pression comprenant également des étages d'aubes fixes 16 de redressement disposés en alternance avec les disques 10 et 12 du rotor, ces derniers étant équipés de joncs 18 d'amortissement des vibrations qui sont montés dans des gorges annulaires formées dans les plates-formes 20 des disques 10, 12 et dans des parois cylindriques 22 solidaires de ces disques et délimitant intérieurement la veine d'écoulement des gaz dans le compresseur.
Les gorges annulaires recevant les joncs amortisseurs 18 ont des ouvertures tournées vers l'axe de rotation 24 et les joncs 18 sont à section circulaire et montés précontraints dans ces gorges, en étant donc resserrés sur eux-mêmes, de façon à exercer une pression sur les fonds des gorges.
Un jonc 18 est représenté de face en figure 2, en trait pointillé à l'état libre ou non contraint et en trait plein dans la position qu'il occupe lorsqu'il est monté dans une gorge du rotor.
Le jonc amortisseur est formé d'un anneau métallique fendu, dont les extrémités 26 sont assez largement écartées l'une de l'autre à l'état libre et sont rapprochées et séparées de quelques millimètres lorsque le jonc est monté dans la gorge annulaire du rotor.
Dans cette position montée, l'intervalle qui sépare les extrémités 26 de l'anneau correspond à une absence de matière qui créé un balourd en rotation. Lorsque le rotor est équipé de plusieurs joncs amortisseurs 18 comme représenté en figure 1, le balourd dû aux absences de matière entre les extrémités 26 des anneaux fendus peut devenir relativement important et empêcher la certification du moteur.
L'invention permet d'éviter cet inconvénient en utilisant des joncs amortisseurs 18 qui sont auto-équilibrés en rotation, grâce à une réduction de leur section dans une zone 28 qui est diamétralement opposée aux extrémités 26 des anneaux fendus par rapport à l'axe de rotation.
La réduction de section de l'anneau 18 est réalisée uniquement sur sa surface radialement interne 30, de sorte que sa surface radialement externe 32 qui est au contact du fond de la gorge annulaire garde un profil constant sur toute son étendue.
La zone 34 de l'anneau qui est à section réduite, a une étendue angulaire autour de l'axe de rotation qui est très supérieure à la distance entre les extrémités 26 de l'anneau lorsque celui-ci est en place dans la gorge annulaire du rotor. L'étendue angulaire de la zone 34 de section réduite est au moins dix fois supérieure et de préférence environ trente fois supérieure à la distance entre les extrémités 26 de l'anneau en position montée. Par exemple, lorsque cette distance est de 3mm pour un anneau ayant un diamètre d'environ 340mm et formé d'un fil ayant un diamètre d'environ 5mm, la longueur de la zone 34 de section réduite est d'environ 90mm.
Les dimensions de cette zone 34 sont déterminées pour correspondre à la masse de matière manquante entre les extrémités 26 de l'anneau dans sa position montée. Ainsi, la diminution de masse dans la partie 28 de l'anneau diamétralement opposée à ses extrémités 26, compense l'absence de matière entre ces extrémités 26, de sorte que le jonc est auto- équilibré et ne produit pas de balourd quand il est monté dans la gorge annulaire du rotor.
La zone 34 de section réduite peut être formée par usinage ou bien être obtenue directement de fonderie. Son étendue angulaire autour de l'axe de l'anneau a pour conséquence que la réduction du diamètre de l'anneau dans la zone 28 est faible, par exemple d'environ 0,85mm dans l'exemple indiqué ci-dessus, et ne modifie sensiblement pas les caractéristiques mécaniques de l'anneau.
Dans l'exemple de la figure 3, la zone 34 est formée essentiellement par une surface cylindrique centrée sur l'axe de l'anneau et ayant un rayon légèrement supérieur à celui de la surface radialement interne 30 de l'anneau. A ses extrémités, cette surface cylindrique est raccordée à la surface radialement interne de l'anneau 30 par des arrondis 36 qui peuvent avoir un rayon constant, par exemple de 20mm dans l'exemple dimensionnel indiqué ci-dessus. En variante, ces arrondis peuvent être à rayon variable.

Claims (10)

REVENDICATIONS
1. Dispositif d'amortissement des vibrations d'un rotor, en particulier d'une turbomachine, comprenant un jonc amortisseur formé par un anneau fendu (18) monté à frottement dans une gorge annulaire du rotor, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de compensation du balourd en rotation dû à la fente de l'anneau (18), ces moyens étant formés par une réduction de section de l'anneau dans une zone (28) diamétralement opposée à la fente de l'anneau par rapport à l'axe (24) de rotation du rotor.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la réduction de section est formée dans une partie de la surface (30) de l'anneau qui n'est pas en contact avec les parois de la gorge du rotor.
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la réduction de section a une étendue angulaire autour de l'axe de rotation qui est au moins dix fois supérieure à celle de la fente de l'anneau monté dans la gorge du rotor.
4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la diminution de volume de l'anneau due à sa réduction de section est sensiblement égale au volume de matière manquant entre les extrémités (26) de l'anneau monté dans la gorge du rotor.
5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la réduction de section est réalisée par usinage ou obtenue de fonderie.
6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'anneau est à section circulaire et est monté dans une gorge annulaire dont l'ouverture est tournée vers l'axe de rotation (24).
7. Disque aubagé de turbomachine, caractérisé en ce qu'il est équipé d'au moins un dispositif d'amortissement des vibrations selon l'une des revendications précédentes.
8. Rotor de turbomachine, caractérisé en ce qu'il comporte un disque aubagé selon la revendication 7.
9. Compresseur de turbomachine, caractérisé en ce qu'il comporte un disque aubagé selon la revendication 7.
10. Turbomachine, caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif d'amortissement des vibrations selon l'une des revendications 1 à 6.
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