FR2911632A1

FR2911632A1 - Disque de rotor de soufflante de turbomachine

Info

Publication number: FR2911632A1
Application number: FR0700326A
Authority: FR
Inventors: Hong Son Le
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2007-01-18
Filing date: 2007-01-18
Publication date: 2008-07-25
Anticipated expiration: 2027-01-18
Also published as: RU2454572C2; FR2911632B1; US8246309B2; CA2619299C; EP1950381A1; JP2008180219A; US20080298972A1; CA2619299A1; JP5283388B2; RU2008101906A; EP1950381B1

Abstract

Disque (10) de rotor de soufflante dans une turbomachine, comprenant en périphérie des rainures (22) sensiblement axiales de montage et de retenue de pieds d'aubes (20), et des zones déformables (30) situées radialement à l'extérieur de ces rainures (22) pour absorber les contraintes entre le disque et les pieds d'aube.

Description

DISQUE DE ROTOR DE SOUFFLANTE DE TURBOMACHINE

La présente invention concerne un disque de rotor de soufflante pour turbomachine, telle en particulier qu'un turboréacteur d'avion.

De façon connue, un disque de rotor de soufflante comprend une pluralité d'aubes montées à sa périphérie. Chaque aube est formée d'une pale raccordée à un pied d'aube par l'intermédiaire d'une échasse. Les pieds d'aubes sont engagés dans des rainures sensiblement axiales, formées en périphérie du disque et y sont maintenus radialement par coopération de formes, les pieds d'aube étant par exemple à section transversale en queue d'aronde ou analogue. Lors du fonctionnement de la turbomachine, la rupture de la liaison d'une aube avec le disque peut entraîner la destruction des aubes voisines. En effet, en cas de perte d'aube de soufflante, celle-ci vient en appui sur l'aube voisine, et l'effort résultant appliqué à cette aube se traduit notamment par une contrainte axiale dirigée de l'aval vers l'amont du fait du calage angulaire de la pale par rapport à la rainure, ce qui a tendance à faire basculer l'aube vers l'amont et à générer une forte contrainte au niveau de la liaison arrière entre le pied d'aube et le disque. Une cassure du pied d'aube ou d'une dent du disque peut ainsi survenir, conduisant à une réaction en chaîne pouvant détruire toutes les aubes de la soufflante et endommageant fortement la turbomachine. Dans certains types d'aubes, le pied d'aube qui est engagé dans la rainure, est raccordé en aval à un crochet. Des encoches formées radialement de part et d'autre de chaque crochet coopèrent avec un flasque annulaire afin d'assurer le maintien axial des aubes lorsqu'elles sont positionnées dans les rainures du disque. En cas de perte d'aube, ce mode de fixation génère une forte contrainte au niveau de la zone de raccordement de l'échasse avec le crochet et au niveau du raccordement de l'encoche avec le crochet. Comme précédemment, cette contrainte peut engendrer une cassure, au niveau du crochet de l'aube ou au niveau du disque, et entraîner une destruction en chaîne des aubes de soufflante de la turbomachine. Dans la technique actuelle, une rainure axiale d'environ 10 mm de long, débouchant sur l'encoche, est usinée de chaque côté du pied d'aube, pour limiter la contrainte appliquée au niveau de la zone de raccordement de l'échasse avec le crochet et au niveau de la zone de raccordement entre l'encoche et le crochet, en orientant les efforts en amont de l'usinage. Cette rainure, si elle permet de limiter les efforts au niveau du crochet, présente néanmoins l'inconvénient de générer un pic de contrainte à son extrémité amont ce qui engendre une usure importante du pied d'aube et du disque et limite ainsi leur durée de vie. Plusieurs solutions ont été envisagées pour limiter l'usure de ces pièces et ont consisté à former un détalonnage à l'extrémité amont de l'usinage, ou à placer un clinquant entre l'aube et le disque. Cependant, ces moyens ne permettent pas de résoudre de manière satisfaisante le problème d'usure tout en limitant la contrainte appliquée au crochet de l'aube. L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, économique et efficace à ces différents problèmes. Elle propose à cet effet un disque de rotor de soufflante dans une turbomachine, comprenant en périphérie des rainures sensiblement axiales de montage et de retenue de pieds d'aubes, caractérisé en ce qu'il comprend des zones déformables situées radialement à l'extérieur de ces rainures. En cas de perte d'aube, les zones déformables autorisent une déformation locale plastique des parties du disque situées radialement à l'extérieur des rainures sous l'effet des contraintes exercées par les pieds d'aube sur le disque. Chaque aube peut ainsi être maintenue en position dans sa rainure durant le temps nécessaire à l'arrêt du moteur ce qui évite ainsi d'importants endommagements de la turbomachine.

Selon une autre caractéristique de l'invention, les zones déformables sont à l'extrémité arrière des rainures.

Un tel placement des zones déformables facilite la déformation de l'extrémité aval du disque où les contraintes en cas de perte d'aube sont les plus importantes. Les zones déformables sont avantageusement placées au niveau des crochets arrière des pieds d'aubes. En cas de perte d'aube, ceci permet de limiter les contraintes appliquées aux crochets arrière des aubes de soufflante, les zones déformables encaissant les contraintes supplémentaires. Les aubes du disque de rotor selon l'invention ne nécessitent plus un usinage axial permettant la déviation des efforts. On supprime ainsi les phénomènes d'usures du disque et de l'aube dus à cet usinage tout en limitant les contraintes appliquées aux crochets grâce aux zones déformables réalisées dans le disque. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, les zones déformables sont formées dans des brides d'accrochage de plates-formes inter-aubes et comprennent des cavités qui peuvent être réalisées par usinage. Ces usinages sont orientés axialement et sont de forme tubulaire à fond fermé. Dans une réalisation de l'invention, les usinages sont formés par perçage ou fraisage.

Dans une autre variante de l'invention, les usinages sont ouverts latéralement et débouchent à l'intérieur des rainures. L'invention concerne également une turbomachine, telle qu'un turboréacteur d'avion, caractérisée en ce qu'elle comprend un disque de rotor de soufflante du type décrit ci-dessus.

D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : û la figure 1 est une vue partielle en perspective d'un disque selon l'invention ; û la figure 2 est une vue en perspective de la partie aval d'un pied d'aube de soufflante selon la technique antérieure ; la figure 3 est une vue schématique en perspective d'un premier mode de réalisation d'un disque de rotor selon l'invention ; la figure 4 est une vue schématique en perspective d'un deuxième mode de réalisation d'un disque de rotor selon l'invention ; la figure 5 est une vue schématique en perspective d'un troisième mode de réalisation d'un disque de rotor selon l'invention. On se réfère tout d'abord à la figure 1, représentant un disque 10 de soufflante portant une aube 12 ainsi qu'à la figure 2 qui représente la partie aval radialement interne d'une aube selon la technique antérieure. Une aube est formée d'une pale 14 raccordé à un pied d'aube 20 par l'intermédiaire d'une échasse 18. Le disque 10 comporte une pluralité de rainures 22 sensiblement axiales réparties régulièrement à sa périphérie externe et dans lesquelles sont engagées les aubes 12. Le pied d'aube 20 en forme de queue d'aronde ou analogue coopère avec la rainure 22 afin d'assurer la retenue radiale du disque 10 de rotor. Dans le prolongement aval du pied d'aube 20 du disque 10 est formé un crochet 24 comprenant une encoche 26 radiale sur chacune de ses faces latérales. Ces encoches coopèrent avec un flasque annulaire 28 pour bloquer axialement le pied 20 de l'aube 12 dans la rainure 22 du disque 10. Lors du fonctionnement de la turbomachine, les zones de raccordement échasse/crochet 30 et encoche/crochet 32 sont fortement sollicitées. En cas de perte d'aube, le contact radial de l'aube désolidarisée du disque avec l'aube voisine se traduit du fait de la fixation de l'aube dans une rainure par une contrainte supplémentaire dans les zones de raccordement échasse/crochet 30 et encoche/crochet 32. Des lors, la contrainte appliquée à l'arrière de l'aube fragilise le crochet 24 ce qui peut entraîner sa rupture. Une telle contrainte peut également endommager le disque. La rupture de la liaison avec le disque d'une deuxième aube peut entraîner une réaction en chaîne conduisant à la destruction complète des aubes de soufflante et à un important endommagement de la turbomachine. Il est donc impératif de maintenir les aubes en position dans leurs rainures en cas de perte d'aubes. Dans la technique connue, représentée en figure 2, un usinage axial 38 est réalisé de chaque côté du crochet 24, et débouche sur l'encoche 26.

L'usinage axial 38 permet de déporter les efforts, représentés en flèches pointillées, au-delà de l'usinage ce qui réduit les contraintes appliquées au crochet, les efforts en l'absence d'usinage étant représentés en flèches pleines. Les contraintes appliquées au crochet sont ainsi limitées et l'aube bénéficie d'une meilleure tenue. Cependant, ce type de solution n'est pas satisfaisant puisqu'une forte contrainte est générée à l'extrémité amont de l'usinage 38, ce qui engendre une usure importante du pied d'aube et du disque. L'invention propose, pour supprimer ce phénomène d'usure tout en limitant la contrainte appliquée à la liaison de l'aube avec le disque, de former des zones déformables 34 dans le disque 10 situées radialement à l'extérieur des rainures 22, au niveau des crochets des pieds d"aube. Comme représenté aux figures 3, 4 et 5, des zones déformables 34 comprennent des cavités réalisées dans des brides d'accrochage 36 de plates-formes inter-aubes (non repré:sentées), ces plates-formes servant à orienter le flux d'air en entrée de la turbomachine, les brides 36 s'étendant sensiblement dans le prolongement des parois latérales des rainures 22. En figures 3 et 4 sont représentés deux premiers modes de réalisation de l'invention dans lesquels les zones déformables 34 sont formées par des cavités tubulaires à fond fermé.

Dans un troisième mode de réalisation de l'invention, représenté en figure 5, les zones déformables 34 sont également des cavités comportant des ouvertures latérales débouchant à l'intérieur des rainures. Dans ces différents modes de réalisation, la cavité a par exemple un diamètre de l'ordre de 6 à 9 mm, l'épaisseur de la paroi de la cavité est comprise entre 0 et 3 mm, la profondeur étant d'environ 20 mm. Ces valeurs sont données à titre indicatif pour un disque 10 de rotor de diamètre extérieur de l'ordre de 200 mm. Ces cavités peuvent être réalisées par des techniques d'usinage simples et rapides telles que le perçage ou bien le fraisage. L'intégration de zones déformables 34 dans le disque en position radiale externe par rapport aux rainures autorise la déformation plastique de ces mêmes zones en cas de perte d'aube. Les efforts en sortie de portée d'aube sont orientés vers les zones déformables 34. Ainsi la contrainte appliquée au crochet arrière est plus faible, ce qui évite la rupture du crochet et permet à l'aube de rester en position dans sa rainure jusqu'à l'arrêt de la turbomachine. De plus, en fonctionnement normal, la durée de vie n'est plus limitée par les phénomènes d'usures dus à un usinage axial dans le pied d'aube 20, celui-ci n'étant plus nécessaire. Si l'invention précédemment décrite est particulièrement intéressante dans le cas d'une utilisation combinée avec des aubes 12 à crochets 24, elle n'est cependant pas limitée à ce type d'application et peut être utilisée avec tous les autres types d'aubes 12 de soufflanteä

Claims

REVENDICATIONS

1. Disque (10) de rotor de soufflante dans une turbomachine, comprenant en périphérie des rainures (22) sensiblement axiales de montage et de retenue de pieds d'aubes (20), caractérisé en ce qu'il comprend des zones déformables (30) situées radialement à l'extérieur de ces rainures (22).

2. Disque selon la revendication 1, caractérisé en ce que les zones déformables (30) sont à l'extrémité arrière des rainures (22).

3. Disque selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les zones déformables (30) sont au niveau des crochets (24) arrière des pieds d'aube (20).

4. Disque selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les zones déformables (30) sont formées dans des brides d'accrochage (32) de plates-formes inter-aubes.

5. Disque selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les zones déformables (30) comprennent des cavités.

6. Disque selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les zones déformables (30) sont formées par usinage.

7. Disque selon la revendication 6, caractérisé en ce que les usinages sont orientés axialement et sont de forme tubulaire à fond fermé.

8. Disque selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que les usinages sont formés par perçage ou par fraisage.

9. Disque selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que les usinages sont ouverts latéralement et débouchent à l'intérieur des rainures (22).

10. Turbomachine, telle qu'un turboréacteur d'avion, caractérisée en ce qu'elle comprend un disque (10) de rotor de soufflante selon l'une des revendications précédentes.30