FR2937370A1

FR2937370A1 - Disque de roue de turbine.

Info

Publication number: FR2937370A1
Application number: FR0805733A
Authority: FR
Inventors: Olivier Belmonte; Gregory Nicolas Gerald Gillant; Thomas Langevin
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2008-10-16
Filing date: 2008-10-16
Publication date: 2010-04-23
Anticipated expiration: 2028-10-16
Also published as: FR2937370B1

Abstract

Disque de roue de turbine, en particulier pour une turbomachine telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, comprenant à sa périphérie externe des alvéoles (12) de montage de pieds d'aubes ayant une section sensiblement en Ω ou en queue d'aronde, le fond (20) de chaque alvéole ayant une forme incurvée concave définie par une succession d'arcs de cercle d'au moins trois rayons différents (R1, R2 et R3).

Description

1 Disque de roue de turbine

L'invention concerne un disque de roue de turbine pour une turbomachine telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, ainsi qu'un procédé pour augmenter la durée de vie d'un tel disque. Dans une réalisation bien connue, les aubes d'une roue de turbine sont rapportées sur un disque de roue et engagées et retenues radialement par leurs pieds dans des alvéoles de la périphérie externe du disque, ces alvéoles ayant des sections en S2 ou en queue d'aronde.

On cherche actuellement à rendre les moteurs d'avion moins polluants, moins bruyants et plus économes en carburant, ce qui amène, entre autres, à diminuer le nombre d'aubes des roues de turbine basse-pression. Cette diminution du nombre d'aubes s'accompagne toutefois d'une augmentation de la masse de chaque aube, ce qui a des conséquences néfastes sur la durée de vie des disques sur lesquels ces aubes sont montées. On a constaté en effet que, dans ce cas, des contraintes tangentielles de traction qui sont développées dans le disque en rotation, se trouvent localisées aux mêmes endroits que des contraintes tangentielles de compression qui apparaissent dans le disque pour certaines conditions de fonctionnement, telles que le décollage de l'avion ou son roulement sur la piste de décollage, ce qui a pour effet de réduire notablement la durée de vie de ces disques. L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, 25 efficace et économique à ce problème. Elle propose à cet effet un disque de roue de turbine, destiné en particulier à une turbomachine telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur, comprenant à sa périphérie externe des alvéoles de montage et de retenue radiale de pieds d'aubes, ces alvéoles ayant une 30 section sensiblement en Q ou en queue d'aronde, caractérisé en ce que, pour augmenter la durée de vie du disque, le fond de chaque alvéole a une forme incurvée concave définie par une succession d'arcs de cercle d'au moins trois rayons différents. Cette nouvelle configuration des fonds des alvéoles a pour effet de délocaliser les contraintes tangentielles de compression qui sont déplacées sous la partie centrale du fond de chaque alvéole, alors que les contraintes tangentielles de traction sont appliquées aux extrémités circonférentielles de ce fond, à sa jonction avec les parois latérales de l'alvéole. Cette séparation des contraintes tangentielles de traction et des contraintes de compression permet d'augmenter considérablement la durée de vie du disque, sans modifier les interfaces entre les aubes et les alvéoles du disque. Selon une autre caractéristique de l'invention, le fond de chaque alvéole comprend une partie centrale de rayon RI raccordée par des parties intermédiaires de rayon R2 à des parties d'extrémité de rayon R3, avec R1>R2>R3. Dans un exemple de réalisation où les aubes ont des pieds d'une largeur de 8 mm, les rayons RI, R2 et R3 ont des valeurs égales à 12 mm, 6 mm et 1,65 mm respectivement. Par ailleurs, les parties d'extrémité de rayon R3 du fond sont raccordées tangentiellement à des parois latérales parallèles à un plan radial médian de l'alvéole. L'invention concerne également une turbine basse-pression pour une turbomachine telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur, caractérisée en ce qu'elle comprend un disque de roue du type décrit ci- dessus. L'invention concerne également une turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur, caractérisée en ce qu'elle comprend un disque de roue de turbine du type décrit ci-dessus. L'invention propose également un procédé pour augmenter la durée de vie d'un disque de roue de turbine, en particulier dans une turbomachine telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, ce disque comprenant en périphérie externe des alvéoles de montage et de retenue radiale de pieds d'aubes, ayant une section sensiblement en S2 ou en queue d'aronde, caractérisé en ce qu'il consiste à usiner le fond de chaque alvéole pour lui donner une forme concave définie par une succession d'arcs de cercle d'au moins trois rayons différents, qui sont progressivement décroissants entre le centre et les extrémités circonférentielles du fond de l'alvéole. 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 en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique partielle en perspective d'une roue de turbine ; - la figure 2 est une vue schématique de face d'un alvéole d'une roue de turbine selon l'invention. On se réfère d'abord à la figure 1, qui représente schématiquement une roue de turbine basse-pression d'une turbomachine telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, cette roue comprenant un disque 10 dont la périphérie externe comprend une série d'alvéoles 12 ayant en section une forme de S2 ou de queue d'aronde, ces alvéoles débouchant sur la surface périphérique externe du disque et servant au montage et à la retenue radiale d'aubes 14 dont les pieds 16 ont une forme conjuguée de celle des alvéoles 12. En fonctionnement, des contraintes circonférentielles ou tangentielles de traction, dues aux forces centrifuges, apparaissent dans le disque sensiblement aux jonctions 18 des fonds 20 des alvéoles avec les parois latérales 22 de ces alvéoles. Lors du roulement de l'avion sur la piste de décollage, des contraintes tangentielles de compression apparaissent dans les zones 18 ou au voisinage immédiat de ces zones, ces contraintes de compression étant dues à un gradient thermique élevé entre l'alésage central du disque, qui est relativement froid et la périphérie externe du disque qui est à une température nettement supérieure du fait de la proximité de la veine d'écoulement des gaz à température élevée. Cette succession de contraintes de traction et de compression dans les zones 18 précitées se traduit par une réduction notable de la durée de vie du disque. Pour résoudre ce problème, l'invention propose de modifier la forme du fond 20 de l'alvéole, de façon à déplacer les contraintes tangentielles de compression pour les localiser au niveau de la partie centrale du fond de l'alvéole. On peut pour cela, en partant d'un fond d'alvéole relativement plat tel que celui de la figure 1, usiner légèrement ce fond pour lui donner une forme plus incurvée qui va être définie par une succession de zones ayant des rayons différents.

Par exemple, le fond 20 de l'alvéole 12 de la figure 1 est défini par un arc de cercle d'un rayon d'environ 17 mm, raccordé à ses extrémités circonférentielles à des arcs de cercle d'un rayon d'environ 1,2 mm situés sensiblement dans les zones 18 précitées. Dans l'exemple de réalisation de la figure 2, l'alvéole 12 selon l'invention a un fond 20 qui est défini, en partie centrale, par un arc de cercle de rayon RI égal à 12 mm, raccordé à ses extrémités à des arcs de cercle de rayon R2 égal à 6 mm, eux-mêmes raccordés à des arcs de cercle de rayon R3 égal à 1,65 mm, ces arcs de cercle d'extrémité étant eux-mêmes raccordés tangentiellement à des parois latérales 22 de l'alvéole qui sont sensiblement parallèles à un plan radial médian 24 de l'alvéole. Cette nouvelle configuration du fond 20 de l'alvéole permet de localiser les contraintes tangentielles de compression dans la zone centrale 26 de rayon RI du fond de l'alvéole, cette zone 26 étant bien séparée des zones 18 où sont localisées les contraintes tangentielles de traction. La durée de vie du disque est ainsi notablement augmentée.

Dans cet exemple de réalisation, la partie centrale du fond 20 de l'alvéole a été rapprochée du centre du disque d'environ 0,5 mm. Cette légère incurvation du fond de l'alvéole permet de résoudre les problèmes précités de durée de vie du disque sans modifier les interfaces entre les alvéoles et les pieds 16 des aubes, la solution de l'invention étant donc particulièrement économique.

Claims

REVENDICATIONS1. Disque de roue de turbine, destiné en particulier à une turbomachine telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur, comprenant à sa périphérie externe des alvéoles (12) de montage et de retenue radiale de pieds d'aubes (16), ces alvéoles ayant une section sensiblement en S2 ou en queue d'aronde, caractérisé en ce que, pour augmenter la durée de vie du disque, le fond (20) de chaque alvéole a une forme incurvée concave définie par une succession d'arcs de cercle d'au moins trois rayons différents.
2. Disque selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fond de chaque alvéole (12) comprend une partie centrale de rayon RI raccordée par des parties intermédiaires de rayon R2 à des parties d'extrémité de rayon R3, avec R1>R2>R3.
3. Disque selon la revendication 2, caractérisé en ce que le pied d'aube (16) à retenir ayant une largeur de 8 mm, les rayons R1, R2, R3 ont des valeurs égales à 12 mm, 6 mm et 1,65 mm respectivement.
4. Disque selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les parties d'extrémité de rayon R3 sont raccordées tangentiellement à des parois latérales (22) parallèles à un plan radial médian (24) de l'alvéole.
5. Turbine basse pression pour une turbomachine telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur, caractérisée en ce qu'elle comprend un disque de roue selon l'une des revendications 1 à 4.
6. Turbomachine telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, caractérisée en ce qu'elle comprend un disque de roue de turbine selon l'une des revendications 1 à 4.
7. Procédé pour augmenter la durée de vie d'un disque de roue de turbine, en particulier dans une turbomachine telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, ce disque comprenant en périphérie externe des alvéoles (12) de montage et de retenue radiale de pieds d'aubes (16), ces alvéoles ayant une section sensiblement en S2 ou en queue d'aronde,caractérisé en ce qu'il consiste à usiner le fond (20) de chaque alvéole pour lui donner une forme concave définie par une succession d'arcs de cercle d'au moins trois rayons différents, qui sont progressivement décroissants entre le centre et les extrémités circonférentielles du fond de l'alvéole.