FR2939834A1 - Roue de turbine avec systeme de retention axiale des aubes - Google Patents

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Abstract

La roue de turbine comprend : une pluralité d'aubes (20), un rotor (10) avec un disque (12) à la périphérie duquel sont montées les aubes, chaque aube ayant une pale (22) avec un pied solidaire d'une plate-forme (24) portant une attache (26) engagée dans un logement s'ouvrant à la périphérie du disque et s'étendant axialement entre deux faces opposées du disque, les logements étant séparés les uns des autres par des parties du disque formant des dents (16), et un flasque (40) de retenue axiale des aubes sur le disque comprenant un flasque de retenue (40) situé sur un côté du disque. De l'autre côté du disque, les dents du disque présentent un relief (18) qui fait saillie radialement et forme une butée venant en appui axial sur un relief (28) qui est formé sous les plates-formes des aubes en retrait par rapport aux faces latérales des attaches situées du deuxième côté du disque.

Description

L'invention concerne d'une façon générale les roues de turbine dans des turbines à gaz et vise plus particulièrement la rétention axiale des aubes portées par les roues. Le domaine d'application de l'invention est notamment celui des turbines à gaz industrielles et des moteurs aéronautiques à turbine à gaz. Dans une roue de turbine, les aubes sont montées à la périphérie d'un disque, chaque aube ayant une pale avec un pied solidaire d'une attache engagée axialement dans un logement ou alvéole s'ouvrant à la périphérie du disque et s'étendant entre deux faces opposées du disque. Des dispositifs de rétention axiale des aubes sont nécessaires pour éviter un déplacement axial dû aux vibrations ou effets thermiques en dépit de la pression engendrée par la force centrifuge entre les parties de surfaces en contact des attaches des aubes et des logements du disque. Des dispositifs de rétention axiale connus utilisent des flasques portés par le rotor et venant en appui sur des faces latérales amont (avant) et aval (arrière) des attaches des aubes. Pour réduire l'encombrement, il est connu aussi d'utiliser un seul flasque venant en appui sur les attaches des aubes du côté amont et des butées formées sur le disque et venant en appui sur les attaches des aubes du côté aval. La largeur des attaches (en direction axiale) est alors diminuée par rapport à celle des logements, la face aval des attaches étant située en retrait de celle du disque. Le bord de fuite de la pale de l'aube se trouvant alors en porte-à-faux par rapport à l'attache, celle-ci est soumise à des contraintes de flexion qui peuvent la fragiliser. L'invention a pour but de proposer une roue de turbine munie d'un système de rétention axiale des aubes qui présente un encombrement minimal sans induire de surcharge des attaches des aubes.
Ce but est atteint grâce à une roue de turbine comprenant : - une pluralité d'aubes, - un rotor avec un disque à la périphérie duquel sont montées les aubes, chaque aube ayant une pale avec un pied solidaire d'une plate-forme portant une attache engagée dans un logement s'ouvrant à la périphérie du disque et s'étendant axialement entre deux faces opposées
du disque, les logements étant séparés les uns des autres par des parties du disque formant des dents, et - des dispositifs de retenue axiale des aubes sur le disque comprenant un flasque de retenue situé sur l'un, ou premier, des côtés amont et aval du disque, roue de turbine dans laquelle, de l'autre ou deuxième côté du disque, les dents du disque présentent un relief qui fait saillie radialement et forme une butée venant en appui axial sur au moins un relief qui est formé sous les plates-formes des aubes en retrait par rapport aux faces latérales des attaches situées du deuxième côté du disque. De préférence, sur chaque côté du disque, les faces latérales des attaches des aubes et du disque à sa périphérie sont situées sensiblement dans un même plan. Ainsi, avantageusement, le bord de fuite à la base de chaque pale peut ne pas se trouver sensiblement en porte-à-faux par rapport à l'attache de la pale. De préférence, l'appui axial entre une aube et une dent correspondante du disque est positionné sensiblement au niveau de l'extrados de la pale sous le pied de pale.
De préférence, le flasque de retenue exerce un appui latéral axial sur des faces latérales des dents du disque ou des attaches des aubes. Le flasque de retenue a avantageusement une dimension radiale limitée pour venir en appui uniquement dans la partie inférieure des dents du disque ou des attaches des aubes.
L'appui axial entre aubes et rotor et le maintien de cet appui axial peuvent être avantageusement assurés sans consommation du jeu radial entre le rotor et un stator adjacent. Avantageusement, le flasque de retenue présente à sa périphérie une surépaisseur formant une masse en porte-à-faux. Une ouverture du flasque entraînant une perte d'appui de celui-ci peut ainsi être évitée lors de la rotation. Le flasque de retenue peut être en appui sur les faces latérales des dents du disque ou des attaches des aubes avec précontrainte. Le flasque de retenue peut être monté sur le rotor en étant immobilisé axialement par un jonc de retenue.
Avantageusement, au moins une ouverture formant fenêtre de visite est formée dans le rotor pour permettre un contrôle visuel du positionnement du jonc de retenue. L'invention concerne en outre une turbomachine comportant une roue de turbine selon l'invention. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description faite ci-après en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue partielle en demi-coupe axiale d'une roue de turbine selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue en perspective d'une aube de la roue de la figure 1 ; - les figures 3 et 4 sont des vues partielles en perspective montrant le montage d'aubes dans le disque de la roue de turbine de la figure 1 ; et - les figures 5 et 6 illustrent schématiquement, en perspective, deux modes de réalisation du flasque de retenue de la roue de turbine de la figure 1. La figure 1 montre un rotor de turbine 10, par exemple un rotor de turbine haute-pression (HP) dans un moteur à turbine à gaz. Le rotor 10 est solidaire d'un disque 12 portant à sa périphérie une pluralité d'aubes 20. Les aubes 20 (voir aussi figures 2-4) comportent chacune une pale 22 qui s'étend dans le passage annulaire 30 pour le flux gazeux à travers la turbine, lequel passage est délimité du côté externe par un anneau de turbine (non représenté) adjacent aux sommets des pales. Chaque aube 20 a son pied solidaire d'une plate-forme 24 portant une attache (ou échasse) 26 par laquelle l'aube est reliée au disque 12. Dans l'exemple illustré, l'attache a un profil en forme de "sapin". Les plates-formes 24 des aubes délimitent le passage 30 du côté interne. Les attaches 26 sont engagées axialement dans des logements (ou alvéoles) 14 de forme correspondante répartis et s'ouvrant à la périphérie du disque 10. Les logements 14 s'étendent axialement entre des faces latérales amont (ou avant) 12a et aval (ou arrière) 12b du disque et sont séparés les uns des autres par des dents 16 du disque. Les termes amont et aval sont utilisés ici en référence à la direction d'écoulement du flux gazeux dans la turbine. Du côté aval, les aubes 20 sont retenues axialement par butée entre des reliefs 28 en forme de nervures formées sur les faces inférieures des plates-formes 24 et des butées ou taquets 18 en forme de nervures faisant saillie sur les côtés aval des dents 16 du disque. Les nervures 28 s'étendent circonférentiellement à partir d'une des faces longitudinales des attaches 26 et sont situées en retrait par rapport aux faces latérales aval des attaches 26. L'appui entre reliefs 28 et butées 18 est avantageusement positionné sensiblement au niveau de l'extrados des pales 22, sous les pieds de pales. Un ou plusieurs reliefs 28, par exemple deux reliefs alignés circonférentiellement, peuvent être formés sur la face inférieure de la plate-forme 24 d'une aube 20 pour venir en appui contre une butée 18 en forme de nervure. Egalement, un relief 28 en forme de nervure formée sur la face inférieure de la plate-forme 24 d'une aube 20 peut venir en appui contre plusieurs butées 18 formées sur une dent correspondante 16 du disque, par exemple deux butées 18 alignées circonférentiellement. Comme le montrent les figures 3 et 4, les attaches 26 s'étendent tout le long des logements 14 et les faces latérales amont 26a et aval 2613 des attaches sont situées sensiblement dans des mêmes plans que, respectivement, les faces latérales amont 12a et aval 12b à la périphérie du disque 12. Avantageusement, le bord de fuite BF à la base des pales 22 ne se trouve sensiblement pas en porte-à-faux par rapport aux attaches 26 des pales et une surcharge n'est pas engendrée sur les attaches 26 du côté aval. Du côté amont, la retenue axiale des aubes est assurée par un flasque 40. Dans le mode de réalisation de la figure 5, le flasque 40 présente des dents 42 qui font saillie et viennent en appui latéral sur les faces latérales amont 26a des attaches 26, sans contact avec la face latérale amont 12a du disque 12. Dans le mode de réalisation de la figure 6, le flasque 40 présente un rebord périphérique continu 46 en saillie qui vient en appui latéral sur la face latérale amont 12a du disque 12 , au niveau des dents 16. Le montage du flasque 40 peut alors être réalisé avec précontrainte axiale pour garantir une pression d'appui des dents 42 sur les dents 16 du
rotor. Bien entendu, les dimensions axiales des attaches 26 et des dents 16 sont telles que, du côté amont, les attaches 26 ne font pas saillie hors du plan de la face amont 12a du disque 12, au niveau des dents 12. Avantageusement, le flasque 40 vient en appui seulement sur la partie inférieure des dents 16 ou des attaches 26. La dimension radiale du flasque 40 est ainsi limitée, ce qui permet d'éviter un contact éventuel en service avec un stator 34 portant des pales 36 de distributeur en amont de la roue de turbine. Ainsi, la réalisation de l'appui axial entre aubes 20 et disque 12 et le maintien de cet appui par le flasque 40 n'entraînent aucune consommation de jeu axial entre le disque et un stator adjacent du côté amont ou du côté aval, c'est-à-dire ne conditionnent pas la dimension de ce jeu axial. Avantageusement encore, le flasque de retenue 40 présente à sa périphérie une surépaisseur 41 formant une masse en porte-à-faux du côté opposé à celui en appui sur les dents 16 ou attaches 26. On évite ainsi une ouverture du flasque à sa partie périphérique avec perte de l'appui sur les dents 16 ou attaches 26 sous l'effet de la déformation induite par la rotation.
Dans l'exemple illustré par la figure 1, le flasque de rétention axiale 40 est monté sur le rotor 10 en étant maintenu axialement par un anneau fendu ou jonc 44 qui est engagé dans une gorge annulaire 10a formée dans le rotor et dans une gorge annulaire 40a formée dans la face interne du flasque 40. Au montage, le jonc 44 est mis en place dans la gorge 10a et est escamoté dans celle-ci pour permettre le montage du flasque 40 à la presse. En service, les efforts centrifuges maintiennent le jonc 44 dans la gorge 40a du flasque, bloquant axialement celui-ci. Un ou plusieurs passages ou rainures constituant des fenêtres de visite 1012 sont avantageusement formés radialement dans le rotor 10 pour déboucher d'une part sur une face radiale 10c du rotor et, d'autre part, au niveau de la gorge 10a. Les fenêtres de visite 1012 permettent, éventuellement à l'aide d'un endoscope, de contrôler le positionnement correct du jonc 44. D'autres modes de montage du flasque 40 sur le rotor 10 avec blocage axial pourront être adoptés, par exemple un montage à baïonnette.
Les dispositions de moyens de rétention axiale des aubes pourront être inversées, avec des butées formées sur les côtés amont des dents du disque coopérant avec les nervures formées sous les plates-formes des aubes et un flasque de rétention situé du côté aval exerçant un appui sur les faces latérales aval des dents ou des attaches des aubes.

Claims (12)

  1. REVENDICATIONS1. Roue de turbine comprenant : - une pluralité d'aubes (20), - un rotor (10) avec un disque (12) à la périphérie duquel sont montées les aubes, chaque aube ayant une pale (22) avec un pied solidaire d'une plate-forme (24) portant une attache (26) engagée dans un logement (14) s'ouvrant à la périphérie du disque et s'étendant axialement entre deux faces opposées du disque, les logements étant séparés les uns des autres par des parties du disque formant des dents (16), et - des dispositifs de retenue axiale des aubes sur le disque comprenant un flasque de retenue (40) situé sur l'un, ou premier, des côtés amont et aval du disque, caractérisée en ce que de l'autre ou deuxième côté du disque, les dents du disque présentent un relief (18) qui fait saillie radialement et forme une butée venant en appui axial sur un relief (28) qui est formé sous les plates-formes des aubes en retrait par rapport aux faces latérales des attaches situées du deuxième côté du disque.
  2. 2. Roue de turbine selon la revendication 1, caractérisée en ce que, sur chaque côté du disque (12), les faces latérales des attaches (26) des aubes et du disque (12) à sa périphérie sont situées sensiblement dans un même plan.
  3. 3. Roue de turbine selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le bord de fuite à la base de chaque pale (22) ne se trouve sensiblement pas en porte-à-faux par rapport à l'attache (26) de la pale.
  4. 4. Roue de turbine selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le flasque de retenue (40) exerce un appui latéral axial sur des faces latérales des dents (16) du disque (12).
  5. 5. Roue de turbine selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le flasque de retenue (40) exerce un appui latéral axial sur des faces latérales des attaches (26).
  6. 6. Roue de turbine selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisée en ce que le flasque de retenue (40) est en appui sur les dents (16) du disque ou les attaches (26) des aubes avec précontrainte.
  7. 7. Roue de turbine selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisée en ce que le flasque de retenue (40) a une dimension radiale limitée pour venir en appui seulement sur des parties inférieures des dents (16) du disque ou des attaches (26) des aubes.
  8. 8. Roue de turbine selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que l'appui axial entre les aubes (20) et le disque (12) est réalisé et est maintenu sans consommation de jeu axial entre le rotor (10) et un stator adjacent.
  9. 9. Roue de turbine selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que le flasque de retenue (40) présente à sa périphérie une surépaisseur (41) formant une masse en porte-à-faux.
  10. 10. Roue de turbine selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que le flasque de retenue (40) est monté sur le rotor (10) en étant immobilisé axialement par un jonc de retenue (44).
  11. 11. Roue de turbine selon la revendication 10, caractérisée en ce qu'au moins une ouverture formant fenêtre de visite (10b) est formée dans le rotor (10) pour permettre un contrôle visuel du positionnement du jonc de retenue (44).
  12. 12. Turbomachine comportant une roue de turbine selon l'une quelconque des revendications 1 à 11.
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