FR2953554A1 - Flange for maintaining snap ring of vane of rotor disk of low pressure turbine of e.g. front-fan turbomachine, has free edge comprising mass forming counterweight to be arranged to place free edge on ring under effect of centrifugal force - Google Patents
Flange for maintaining snap ring of vane of rotor disk of low pressure turbine of e.g. front-fan turbomachine, has free edge comprising mass forming counterweight to be arranged to place free edge on ring under effect of centrifugal force Download PDFInfo
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Abstract
Description
L'invention concerne le domaine des rotors de turbomachine et, plus particulièrement, le maintien des aubes de rotor sur un disque de rotor. The invention relates to the field of turbomachine rotors and, more particularly, the maintenance of the rotor blades on a rotor disk.
Un turboréacteur à soufflante avant et à double corps, par exemple, comprend classiquement, d'amont en aval, une soufflante, un étage compresseur basse pression, un étage compresseur haute pression, une chambre de combustion, un étage de turbine haute pression et un étage de turbine basse pression. For example, a front-blower and double-body turbojet engine typically comprises, from upstream to downstream, a blower, a low-pressure compressor stage, a high-pressure compressor stage, a combustion chamber, a high-pressure turbine stage, and a high-pressure turbine stage. low pressure turbine stage.
Par convention, dans la présente demande, les termes « amont » et « aval » sont définis par rapport au sens de circulation de l'air dans le turboréacteur. De même, par convention dans la présente demande, les termes « intérieur » et « extérieur » sont définis radialement par rapport à l'axe du moteur. Ainsi, un cylindre s'étendant selon l'axe du moteur comporte une face intérieure tournée vers l'axe du moteur et une surface extérieure, opposée à sa surface intérieure. By convention, in the present application, the terms "upstream" and "downstream" are defined with respect to the direction of air circulation in the turbojet engine. Likewise, by convention in the present application, the terms "inside" and "outside" are defined radially with respect to the axis of the motor. Thus, a cylinder extending along the axis of the engine has an inner face facing the axis of the motor and an outer surface opposite to its inner surface.
En référence à la figure 1, un étage de turbine basse pression, par exemple, comprend des disques de rotor successifs 10 comportant chacun des rainures axiales ou obliques dans lesquelles sont engagés des pieds 23 d'aubes 20, les aubes 20 s'étendant radialement vers l'extérieur par rapport à l'axe du moteur. With reference to FIG. 1, a low pressure turbine stage, for example, comprises successive rotor discs 10 each having axial or oblique grooves in which blade roots 20 are engaged, the blades 20 extending radially. outwards with respect to the motor axis.
Chaque disque de rotor 10 comprend des « moustaches » formées de part et d'autre du disque 10, désignées par la suite moustache amont et moustache aval. La moustache amont du disque de rotor 10 est formée par une bride annulaire radiale 11 reliée à la face amont du disque de rotor par une virole annulaire tronconique 12 évasée vers l'aval. De même, la moustache aval du disque de rotor 10 est formée par une bride annulaire radiale reliée à la face aval du disque de rotor par une virole annulaire tronconique évasée vers l'amont. Each rotor disk 10 comprises "mustaches" formed on either side of the disk 10, designated as follows mustache upstream and mustache downstream. The upstream mustache of the rotor disk 10 is formed by a radial annular flange 11 connected to the upstream face of the rotor disk by a frustoconical annular ferrule 12 flared downstream. Similarly, the downstream mustache of the rotor disk 10 is formed by a radial annular flange connected to the downstream face of the rotor disk by a frustoconical annular flange flared upstream.
Toujours en référence à la figure 1, les pieds 23 des aubes 20 sont retenus radialement dans les rainures par leur section bulbeuse, dite en queue d'aronde, et, axialement, par un jonc annulaire amont 30 en butée axiale sur une partie amont des pieds 23 des aubes 20. Le jonc 30 est retenu radialement dans des crochets radiaux ménagés dans la plateforme 21 des aubes 20 et axialement par un flasque 1 de maintien du jonc 30. Still with reference to FIG. 1, the feet 23 of the blades 20 are retained radially in the grooves by their bulbous section, called the dovetail section, and axially by an upstream annular ring 30 in axial abutment on an upstream portion of feet 23 of the blades 20. The rod 30 is retained radially in radial hooks formed in the platform 21 of the blades 20 and axially by a flange 1 for holding the rod 30.
Toujours en référence à la figure 1, le flasque 1 se présente sous la forme d'une pièce de révolution, dont l'axe de révolution est confondu avec celui de la turbomachine, comprenant un bord de fixation amont, boulonné à la bride amont 11 du disque de rotor 10, une partie centrale tronconique évasée vers l'aval et un bord aval libre en appui sur le jonc 30. Le flasque 1 est précontraint axialement de manière à exercer un effort axial orienté vers l'aval sur la face amont du jonc 30, empêchant ainsi le déplacement du jonc 30 aussi bien axialement que radialement. Still with reference to FIG. 1, the flange 1 is in the form of a part of revolution whose axis of revolution coincides with that of the turbomachine, comprising an upstream fastening edge, bolted to the upstream flange 11 rotor disk 10, a frustoconical central portion flared downstream and a free downstream edge bearing on the rod 30. The flange 1 is axially prestressed so as to exert an axial force directed downstream on the upstream face of the rotor. 30, thus preventing the movement of the rod 30 both axially and radially.
Le flasque 1 recouvre extérieurement la virole tronconique amont 12 du disque de rotor 10, permettant ainsi de protéger thermiquement le disque de rotor 10 contre la température élevée des gaz sortant de la chambre de combustion du moteur. The flange 1 externally covers the upstream frustoconical ferrule 12 of the rotor disc 10, thus making it possible to thermally protect the rotor disk 10 against the high temperature of the gases leaving the combustion chamber of the engine.
Un canal de refroidissement est ménagé entre le flasque 1 et la virole amont 12 du disque de rotor 10 afin de guider un flux d'air frais, prélevé en amont de l'étage de turbine basse pression, dans les rainures de maintien des aubes 20 ménagées dans le disque de rotor 10. L'air circule dans les rainures, sous les pieds 23 des aubes 20, refroidissant le disque 10 et protégeant ce dernier à l'encontre de températures excessives. La partie centrale tronconique du flasque 1 épouse la forme tronconique de la virole amont 12 du disque de rotor 10 de manière à ce que le canal de refroidissement soit de section constante entre le flasque 1 et la partie tronconique amont 12 du disque de rotor 10. A cooling channel is provided between the flange 1 and the upstream sleeve 12 of the rotor disc 10 in order to guide a flow of fresh air, taken upstream of the low-pressure turbine stage, into the grooves for holding the blades 20 The air circulates in the grooves, under the feet 23 of the blades 20, cooling the disc 10 and protecting the latter against excessive temperatures. The frustoconical central portion of the flange 1 matches the frustoconical shape of the upstream ferrule 12 of the rotor disk 10 so that the cooling channel is of constant section between the flange 1 and the upstream frustoconical portion 12 of the rotor disk 10.
En fonctionnement, sous l'effet des forces centrifuges et des dilatations 30 thermiques dues aux gaz à hautes températures issus de la chambre de combustion du moteur, la précontrainte axiale qui est appliquée sur le jonc 30 par le flasque 1 n'est pas suffisante. Le flasque 1 « se décolle » du jonc 30 ; c'est-à-dire qu'il n'est plus plaqué sur le jonc 30. In operation, under the effect of centrifugal forces and thermal expansions due to high temperature gases from the combustion chamber of the engine, the axial prestressing which is applied to the rod 30 by the flange 1 is not sufficient. The flange 1 "peels" from the ring 30; that is to say, it is no longer plated on the ring 30.
En effet, le bord libre aval du flasque 1 a tendance à se déplacer radialement vers l'extérieur du moteur. Comme le flasque 1 est maintenu par son bord de fixation amont à la bride amont 11 du disque de rotor 10, un couple se forme entre le bord de fixation du flasque 1 et sa partie centrale tronconique. Le bord libre du flasque 1 tend à s'écarter par rapport à sa position de montage, le bord libre se déplaçant vers l'amont. La précontrainte axiale exercée par le flasque 1 sur le jonc 30 diminue. Indeed, the free edge downstream flange 1 tends to move radially outwardly of the engine. As the flange 1 is held by its upstream fastening edge to the upstream flange 11 of the rotor disc 10, a torque is formed between the fastening edge of the flange 1 and its frustoconical central portion. The free edge of the flange 1 tends to deviate from its mounting position, the free edge moving upstream. The axial preload exerted by the flange 1 on the rod 30 decreases.
Ainsi, le jonc 30 est libre de se déplacer radialement et axialement par rapport au disque de turbine 10, le maintien axial des pieds 23 des aubes 20 n'étant alors plus assuré. D'autre part, comme le flasque 1 n'est plus plaqué contre le jonc 30, des gaz chauds pénètrent dans le canal de refroidissement par le bord libre aval du flasque 1. De l'air chaud circule dans les rainures du disque de turbine 10 qui n'est alors plus suffisamment refroidi. Thus, the rod 30 is free to move radially and axially relative to the turbine disk 10, the axial retention of the feet 23 of the blades 20 is then no longer ensured. On the other hand, since the flange 1 is no longer pressed against the rod 30, hot gases enter the cooling channel via the free edge downstream of the flange 1. Hot air circulates in the grooves of the turbine disc 10 which is then not sufficiently cooled.
Afin de résoudre ces inconvénients, il a été proposé dans la demande FR0854591 de SNECMA, déposée le 4 Juillet 2008, un flasque de maintien 2 d'un jonc de retenue 30 comprenant au moins une partie intermédiaire comportant une portion évasée vers le bord de fixation du flasque comme représenté sur la figure 2. Le flasque 2 forme un ressort permettant d'exercer un effort axial plus important en comparaison à un flasque selon l'art antérieur tel que représenté à la figure 1. In order to solve these drawbacks, it was proposed in SNECMA application FR0854591, filed on July 4, 2008, a retaining flange 2 of a retaining ring 30 comprising at least one intermediate part comprising a flared portion towards the fixing edge. of the flange as shown in Figure 2. The flange 2 forms a spring for exerting a greater axial force in comparison with a flange according to the prior art as shown in Figure 1.
Suite à ces modifications, il a été constaté que l'effort de serrage axial exercé sur le jonc 30 était trop conséquent et conduisait à des déformations du flasque 2 au niveau de sa liaison boulonnée entre son bord de fixation amont et la bride amont 11 du disque de rotor 10. Une telle déformation induit un défaut de maintien du jonc 30 sur sa partie radialement extérieure comme représenté sur la figure 3. Following these modifications, it was found that the axial clamping force exerted on the rod 30 was too large and led to deformations of the flange 2 at its bolted connection between its upstream fastening edge and the upstream flange 11 of the rotor disc 10. Such a deformation induces a defect in maintaining the rod 30 on its radially outer portion as shown in FIG.
Afin de remédier cet inconvénient tout en assurant un maintien et une étanchéité au niveau des pieds des aubes, la demanderesse propose un flasque de maintien d'un jonc de retenue d'au moins une aube d'un disque de rotor d'une turbomachine, le flasque étant une pièce annulaire de révolution d'axe X, le flasque comprenant un bord de fixation destiné à être relié au disque de rotor, un bord libre radial destiné à s'appuyer sur le jonc de retenue, flasque caractérisé par le fait que le bord libre radial comprend, à son extrémité libre, une masse formant contrepoids agencée pour plaquer le bord libre radial du flasque sur le jonc de retenue sous l'effet des forces centrifuges. In order to remedy this disadvantage while ensuring a maintenance and a sealing at the level of the blade roots, the applicant proposes a flange for holding a retaining ring of at least one blade of a rotor disk of a turbomachine, the flange being an annular piece of revolution of X axis, the flange comprising a fixing edge intended to be connected to the rotor disk, a radial free edge intended to rest on the retaining ring, flange characterized by the fact that the free radial edge comprises, at its free end, a counterweight mass arranged to press the radial free edge of the flange on the retaining ring under the effect of centrifugal forces.
Sous l'effet des forces centrifuges et de la précontrainte axiale du flasque sur le jonc, le bord libre radial du flasque a tendance à se déplacer radialement vers l'extérieur ce qui conduit à la formation d'un moment de rotation, aussi appelé moment centrifuge, entre le bord libre du flasque et le jonc de retenue, l'extrémité libre du bord libre du flasque se décollant du jonc, le jonc n'étant pas maintenu dans sa partie radialement extérieure (Figure 3). Under the effect of the centrifugal forces and the axial prestressing of the flange on the rod, the radial free edge of the flange tends to move radially outwards which leads to the formation of a moment of rotation, also called moment centrifugal, between the free edge of the flange and the retaining ring, the free end of the free edge of the flange detaching from the ring, the rod is not maintained in its radially outer portion (Figure 3).
Pour éliminer cet inconvénient, il est prévu une masse formant contrepoids agencée pour compenser la déformation liée au pivot centrifuge. Cette masse permet, sous l'effet des forces centrifuges, de générer un contre-effort, c'est-à-dire un moment de rotation de sens inversé par rapport à celui du moment centrifuge, de manière à maintenir l'extrémité libre du bord libre du flasque plaquée sur le jonc. Le jonc est maintenu par toute la longueur radiale du bord libre du flasque. Ainsi les forces centrifuges renforcent le maintien du jonc par le flasque. To eliminate this drawback, there is provided a counterweight mass arranged to compensate for the deformation related to the centrifugal pivot. This mass makes it possible, under the effect of the centrifugal forces, to generate a counter-force, that is to say a moment of rotation of direction opposite to that of the centrifugal moment, so as to maintain the free end of the centrifugal force. free edge of the flange plated on the ring. The ring is held by the entire radial length of the free edge of the flange. Thus the centrifugal forces reinforce the retention of the ring by the flange.
De préférence, la masse formant contrepoids est décalée axialement par rapport à un plan P transversal à l'axe de révolution X du flasque passant par la zone d'appui du flasque sur le jonc de retenue. Cela permet avantageusement de former un bras de levier et d'augmenter le moment de rotation du contre-effort. Preferably, the counterweight mass is offset axially with respect to a plane P transverse to the axis of revolution X of the flange passing through the support zone of the flange on the retaining ring. This advantageously allows to form a lever arm and increase the torque of the counter-effort.
De préférence encore, la masse formant contrepoids se présente sous la forme d'une portion longitudinale ménagée à l'extrémité libre du bord libre radial du flasque pour former un bras de levier et appuyer le bord libre radial du flasque sur le jonc de retenue. More preferably, the counterweight mass is in the form of a longitudinal portion formed at the free end of the radial free edge of the flange to form a lever arm and support the radial free edge of the flange on the retaining ring.
De préférence toujours, la portion longitudinale s'étend depuis le bord libre du flasque vers le bord de fixation du flasque. La masse formant contrepoids s'étend dans un espace libre du moteur ce qui facilite le montage et démontage du flasque. 15 De manière avantageuse, la masse formant contrepoids comprend en outre une réserve de masse ménagée à l'extrémité libre de la portion longitudinale formant bras de levier. Grâce à la réserve de masse, on peut avantageusement augmenter le moment de rotation du contre-effort sans pour autant augmenter la longueur de 20 la portion longitudinale, c'est-à-dire, sans augmenter son encombrement. Preferably still, the longitudinal portion extends from the free edge of the flange to the fixing edge of the flange. The counterweight mass extends in a free space of the engine which facilitates the assembly and disassembly of the flange. Advantageously, the counterweight mass further comprises a mass reserve provided at the free end of the longitudinal portion forming a lever arm. Thanks to the mass reserve, it is advantageous to increase the torque of the counter-force without increasing the length of the longitudinal portion, that is to say, without increasing its bulk.
De manière préférée, la réserve de masse se présente sous la forme d'une portion radiale s'étendant, de préférence, vers l'extérieur. La réserve de masse formant contrepoids s'étend dans un espace libre du moteur ce qui facilite le montage et 25 démontage du flasque. En outre, du fait que la réserve de masse s'étend radialement vers l'extérieur, le contre-effort vient plaquer le flasque de manière rapide sur le jonc ce qui permet de compenser de manière réactive tout décollement du flasque. 10 De préférence, la section par un plan radial, passant par l'axe de révolution, de la masse formant contrepoids se présente sous la forme d'un T dont la branche principale s'étend longitudinalement et est reliée au bord libre du flasque et dont les branches latérales du T s'étendent radialement, la branche latérale du T radialement extérieure étant de préférence plus longue que sa branche latérale radialement intérieure. Preferably, the mass reserve is in the form of a radial portion extending, preferably, outwards. The reserve of counterweight mass extends in a free space of the engine which facilitates the assembly and disassembly of the flange. In addition, because the mass reserve extends radially outwardly, the counter-force comes to press the flange quickly on the rod which allows to compensate reactively detachment of the flange. Preferably, the section through a radial plane, passing through the axis of revolution, of the counterweight mass is in the form of a T whose main branch extends longitudinally and is connected to the free edge of the flange and whose lateral branches of the T extend radially, the lateral branch of the radially outer T preferably being longer than its radially inner lateral branch.
Grâce à cette forme préférée de la masse formant contrepoids, tout décollement du flasque est évité, et ce, sans modification du procédé de montage du flasque et sans augmenter son encombrement. Cette forme de réalisation préférée de la masse formant contrepoids permet avantageusement de rattraper de manière rapide toute déformation du flasque. En effet, la branche latérale du T, radialement extérieure, se déplace rapidement sous l'effet des forces centrifuges, la vitesse dépendant de la distance radiale de la masse par rapport à l'axe du moteur. Thanks to this preferred form of the counterweight mass, any detachment of the flange is avoided, and without modification of the mounting method of the flange and without increasing its bulk. This preferred embodiment of the counterweight mass advantageously makes it possible to quickly catch up any deformation of the flange. Indeed, the lateral branch of the T, radially external, moves rapidly under the effect of centrifugal forces, the speed depending on the radial distance of the mass relative to the axis of the engine.
Selon une forme de réalisation préférée, la masse formant contrepoids forme un élément monobloc avec le flasque. According to a preferred embodiment, the counterweight mass forms a one-piece element with the flange.
Selon une forme de réalisation préférée, le flasque comprend, entre son bord de fixation et son bord libre, une partie intermédiaire formant ressort agencée pour pousser axialement le bord libre de fixation du flasque sur le jonc de retenue. According to a preferred embodiment, the flange comprises, between its fixing edge and its free edge, an intermediate spring portion arranged to axially push the free fastening edge of the flange on the retaining ring.
La combinaison d'une partie intermédiaire formant ressort et d'une masse formant contrepoids permet avantageusement de compenser tout effort axial excessif sur le jonc de retenue, évitant ainsi la formation d'un moment centrifuge susceptible de décoller l'extrémité libre du flasque appuyée sur le jonc. The combination of an intermediate spring portion and a counterweight mass advantageously compensates for excessive axial force on the retaining ring, thus avoiding the formation of a centrifugal moment capable of loosening the free end of the flange supported on the rush.
De préférence, la section par un plan radial, passant par l'axe de révolution, de la 30 partie intermédiaire du flasque comprend au moins deux portions courbes, la portion courbe la plus proche du bord de fixation étant radialement extérieure à la portion courbe la plus proche du bord libre. Cette forme permet avantageusement un placage axial du bord libre du flasque sur le jonc de retenue sous l'effet des forces centrifuges, le bord libre restant en contact avec le jonc malgré son déplacement radial. Preferably, the section through a radial plane, passing through the axis of revolution, of the intermediate portion of the flange comprises at least two curved portions, the curved portion closest to the fastening edge being radially external to the curved portion. closer to the free edge. This form advantageously allows axial plating of the free edge of the flange on the retaining ring under the effect of centrifugal forces, the free edge remaining in contact with the rod despite its radial displacement.
L'invention sera mieux comprise en référence au dessin annexé sur lequel : - la figure 1 représente une vue en coupe radiale d'un disque de rotor de moteur à turbine à gaz sur lequel est monté un premier flasque de maintien d'un jonc selon l'art antérieur ; - la figure 2 représente une vue en coupe radiale d'un disque de rotor de moteur à turbine à gaz sur lequel est monté un deuxième flasque de maintien d'un jonc selon l'art antérieur ; - la figure 3 représente la déformation du flasque de la figure 2 sous l'effet d'une contrainte axiale excessive sur le jonc de retenue; - la figure 4 représente une vue en coupe radiale d'un disque de rotor passant par l'axe de révolution du flasque selon l'invention ; et - la figure 5 représente une vue en coupe rapprochée du disque de rotor de la figure 4 dans laquelle les couples de force appliqués au flasque sont schématisés. 20 L'invention va maintenant être présentée pour un disque de rotor de turbine basse pression d'un moteur à turbine à gaz. Les références utilisées pour les éléments du disque de rotor de turbine basse pression du moteur de la figure 4 de structure ou fonction identique, équivalente ou similaire à celles des éléments du disque de 25 rotor de turbine basse pression du moteur de la figure 1 sont les mêmes. The invention will be better understood with reference to the accompanying drawing in which: - Figure 1 shows a radial sectional view of a gas turbine engine rotor disc on which is mounted a first flange for holding a rod according to the prior art; - Figure 2 shows a radial sectional view of a gas turbine engine rotor disc on which is mounted a second retaining flange of a rod according to the prior art; - Figure 3 shows the deformation of the flange of Figure 2 under the effect of excessive axial stress on the retaining ring; - Figure 4 shows a radial sectional view of a rotor disk passing through the axis of revolution of the flange of the invention; and - Figure 5 shows a close sectional view of the rotor disc of Figure 4 in which the force couples applied to the flange are schematized. The invention will now be presented for a low pressure turbine rotor disc of a gas turbine engine. The references used for the elements of the low-pressure turbine rotor disk of the engine of FIG. 4 of identical structure or function, equivalent or similar to those of the elements of the low-pressure turbine rotor disk of the engine of FIG. same.
En référence à la figure 4, l'étage de turbine basse pression comprend des disques de rotor successifs 10 comportant chacun des rainures axiales ou obliques dans lesquelles sont engagés des pieds 23 d'aubes 20, les aubes 20 s'étendant 30 radialement vers l'extérieur par rapport à l'axe du moteur. Chaque disque de rotor 10 comprend des « moustaches » formées de part et d'autre du disque 10, désignées par la suite moustache amont et moustache aval. La moustache amont du disque de rotor 10 est formée par une bride annulaire radiale 11 reliée à la face amont du disque de rotor par une virole annulaire tronconique 12 évasée vers l'aval. De même, la moustache aval du disque de rotor 10 est formée par une bride annulaire radiale reliée à la face aval du disque de rotor par une virole annulaire tronconique évasée vers l'amont. With reference to FIG. 4, the low-pressure turbine stage comprises successive rotor discs 10 each having axial or oblique grooves in which blade roots 20 are engaged, the blades 20 extending radially towards each other. outside relative to the axis of the motor. Each rotor disk 10 comprises "mustaches" formed on either side of the disk 10, designated as follows mustache upstream and mustache downstream. The upstream mustache of the rotor disk 10 is formed by a radial annular flange 11 connected to the upstream face of the rotor disk by a frustoconical annular ferrule 12 flared downstream. Similarly, the downstream mustache of the rotor disk 10 is formed by a radial annular flange connected to the downstream face of the rotor disk by a frustoconical annular flange flared upstream.
Toujours en référence à la figure 4, les pieds 23 des aubes 20 sont retenus radialement dans les rainures par leur section bulbeuse, dite en queue d'aronde, et, axialement, par un jonc annulaire amont 30 en butée axial sur une partie amont des pieds 23 des aubes 20. Le jonc 30 est retenu radialement dans des crochets radiaux ménagés dans la plateforme 21 des aubes 20 et axialement par un flasque de maintien du jonc 30, référencé par la suite flasque 50. Still with reference to FIG. 4, the feet 23 of the blades 20 are retained radially in the grooves by their bulbous section, called the dovetail section, and axially by an upstream annular ring 30 in axial abutment on an upstream portion of feet 23 of the blades 20. The rod 30 is retained radially in radial hooks formed in the platform 21 of the blades 20 and axially by a flange for holding the rod 30, referenced later flange 50.
Le flasque 50 de maintien du jonc de retenue 30 d'une aube 20 du disque de rotor 10 se présente sous la forme d'une pièce annulaire de révolution d'axe X, confondu avec l'axe de la turbomachine, comprenant un premier bord de fixation 51, une partie intermédiaire 52 et un bord libre 53. Le flasque 50 s'étend selon l'axe X du moteur. The flange 50 for holding the retaining ring 30 of a blade 20 of the rotor disc 10 is in the form of an annular piece of revolution of axis X, coinciding with the axis of the turbomachine, comprising a first edge fastening 51, an intermediate portion 52 and a free edge 53. The flange 50 extends along the X axis of the engine.
Dans cet exemple, le flasque 50 est monté extérieurement à la moustache amont du disque de rotor 10. Les bords amont et aval du flasque 50 correspondent respectivement au bord de fixation 51 et au bord libre 53 du flasque 50. Il va de soi que le flasque 50 pourrait également être monté sur une partie aval du disque de rotor 10. In this example, the flange 50 is mounted externally to the upstream mustache of the rotor disk 10. The upstream and downstream edges of the flange 50 respectively correspond to the fixing edge 51 and to the free edge 53 of the flange 50. It goes without saying that the flange 50 could also be mounted on a downstream portion of the rotor disc 10.
Le bord de fixation 51 du flasque 50 est ici boulonné avec la bride radiale de fixation amont 11 du disque de rotor 10. Le bord de fixation amont 51 du flasque 50 se présente sous la forme d'une couronne annulaire radiale 51 orientée vers l'intérieur, c'est-à-dire dirigée vers l'axe X du moteur. Ladite couronne annulaire de fixation 51 comprend des orifices traversants axiaux qui sont alignés axialement avec des orifices traversants axiaux ménagés dans la bride de fixation amont 11 du disque de rotor 10 de manière à permettre le passage de boulons de fixation non représentés. Les boulons de fixation sont verrouillés par des écrous pour maintenir le disque de turbine 10 solidaire du flasque 50. The fastening edge 51 of the flange 50 is here bolted with the radial flange of upstream fixing 11 of the rotor disc 10. The upstream fastening edge 51 of the flange 50 is in the form of a radial annular ring 51 oriented towards the inside, that is to say directed towards the X axis of the engine. Said annular fixing ring 51 comprises axial through orifices which are aligned axially with axial through orifices formed in the upstream fastening flange 11 of the rotor disc 10 so as to allow the passage of not shown fastening bolts. The fixing bolts are locked by nuts to hold the turbine disc 10 integral with the flange 50.
La partie intermédiaire 52 du flasque 50, reliée en amont au bord de fixation 51 du flasque 50 et en aval au bord libre 53 du flasque 50, comprend une première portion amont, sensiblement radiale qui est en décrochement vers l'amont par rapport au bord de fixation radial 51, et une deuxième portion aval tronconique évasée de l'aval vers l'amont. Autrement dit, la portion tronconique de la partie intermédiaire 52 du flasque 50 est évasée vers le bord de fixation 51 du flasque 50. C'est cette dernière définition de la direction de l'évasement qui sera retenue par la suite, cette définition s'appliquant aussi bien à un flasque 50 monté sur une partie amont que sur une partie aval d'un disque de rotor 10. The intermediate portion 52 of the flange 50, connected upstream to the fixing edge 51 of the flange 50 and downstream to the free edge 53 of the flange 50, comprises a first, substantially radial, upstream portion which is in recess upstream with respect to the edge radial fixing 51, and a second frustoconical downstream portion flared from downstream to upstream. In other words, the frustoconical portion of the intermediate portion 52 of the flange 50 is flared towards the fixing edge 51 of the flange 50. It is this last definition of the direction of the flare that will be retained later, this definition s' applying both to a flange 50 mounted on an upstream portion and a downstream portion of a rotor disk 10.
Autrement dit, la section par un plan radial de la partie intermédiaire 52 du flasque 50 comprend au moins deux portions courbes dont les concavités sont orientées dans des sens opposés. La portion courbe la plus proche du bord de fixation 51 est radialement extérieure à la portion courbe la plus proche du bord libre 53. En outre, la concavité de la portion courbe la plus proche du bord de fixation est orientée vers l'intérieur, la concavité de la portion courbe la plus proche du bord libre étant orientée vers l'extérieur du moteur. La section par un plan radial de la partie intermédiaire 52 du flasque 50 comprend ici un point d'inflexion. In other words, the section by a radial plane of the intermediate portion 52 of the flange 50 comprises at least two curved portions whose concavities are oriented in opposite directions. The curved portion closest to the fastening edge 51 is radially external to the curved portion closest to the free edge 53. In addition, the concavity of the curved portion closest to the fastening edge is oriented inwards, the concavity of the curved portion closest to the free edge being oriented towards the outside of the engine. The section by a radial plane of the intermediate portion 52 of the flange 50 here comprises a point of inflection.
En raison de sa forme, la partie intermédiaire 52 du flasque 50 peut se déformer axialement à la manière d'un ressort pour rattraper et tirer partie des efforts centrifuges qui sont appliqués sur le flasque 50 en fonctionnement. Le comportement en fonctionnement de la partie intermédiaire 52 du flasque 50 est détaillé dans l'exemple de mise en oeuvre de l'invention ci-dessous. Because of its shape, the intermediate portion 52 of the flange 50 can deform axially in the manner of a spring to catch and take advantage of the centrifugal forces that are applied to the flange 50 in operation. The operating behavior of the intermediate portion 52 of the flange 50 is detailed in the exemplary implementation of the invention below.
En référence aux figures 4 et 5, le bord libre 53 du flasque 50 se présente sous la forme d'une couronne annulaire radiale pleine 53, orientée vers l'extérieur du moteur, dont la face aval est en appui sur le jonc 30, plus précisément, sur la face amont du jonc 30. Une nervure annulaire 531, saillante longitudinalement vers l'aval, est ménagée sur la face aval du flasque 50 et permet de maintenir radialement le bord intérieur du jonc 30, le bord extérieur du jonc 30 étant maintenu par insertion dans une rainure radiale ménagée dans la plateforme 21 des aubes 20 qui sont maintenues dans le disque de rotor 10. With reference to FIGS. 4 and 5, the free edge 53 of the flange 50 is in the form of a solid radial annular ring 53, oriented towards the outside of the engine, the downstream face of which bears against the rod 30, plus precisely, on the upstream face of the ring 30. An annular rib 531, protruding longitudinally downstream, is formed on the downstream face of the flange 50 and serves to maintain radially the inner edge of the rod 30, the outer edge of the rod 30 being maintained by insertion into a radial groove in the platform 21 of the blades 20 which are held in the rotor disc 10.
En référence à la figure 4, le bord libre 53 du flasque 50 comprend une masse 60 formant contrepoids agencée pour plaquer le bord libre 53 du flasque 50 sur le jonc 30. Dans cette forme de réalisation, la masse 60 formant contrepoids comprend une portion longitudinale 61 ménagée à l'extrémité libre du bord libre radial 53 qui s'étend depuis le bord libre 53 du flasque 50 vers le bord de fixation 51 du flasque 50. La portion longitudinale 61 forme ainsi un bras de levier faisant pivoter l'extrémité libre du bord libre 53 du flasque 50 vers le jonc de retenue 30. Referring to Figure 4, the free edge 53 of the flange 50 comprises a weight 60 forming a counterweight arranged to press the free edge 53 of the flange 50 on the rod 30. In this embodiment, the weight 60 forming a counterweight comprises a longitudinal portion 61 formed at the free end of the radial free edge 53 which extends from the free edge 53 of the flange 50 to the fastening edge 51 of the flange 50. The longitudinal portion 61 thus forms a lever arm pivoting the free end from the free edge 53 of the flange 50 towards the retaining ring 30.
Cet ajout de masse permet avantageusement de créer un point de rotation dans le flasque 50 selon la direction souhaitée, ici, en direction du jonc de retenue 30. Une force de plaquage est ainsi appliquée sur le jonc 30 par le flasque 50. This mass addition advantageously makes it possible to create a point of rotation in the flange 50 in the desired direction, here in the direction of the retaining ring 30. A plating force is thus applied on the ring 30 by the flange 50.
La portion longitudinale 61 est terminée à son extrémité libre par une portion radiale 62, formant réserve de masse, comprenant deux branches radiales 62a, 62b s'étendant respectivement vers l'intérieur et vers l'extérieur comme représenté sur la figure 4. The longitudinal portion 61 is terminated at its free end by a radial portion 62, forming a mass reserve, comprising two radial branches 62a, 62b extending respectively inwards and outwards as shown in FIG.
Autrement dit, la section par un plan radial, passant par l'axe de révolution X du 30 flasque, de la masse 60 formant contrepoids se présente sous la forme d'un T dont la branche principale 61 s'étend longitudinalement et est reliée au bord libre 53 du flasque 50 et dont les branches latérales 62a, 62b du T s'étendent radialement, la branche latérale 62b du T, radialement extérieure, étant ici plus plus longue que sa branche intérieure 62a, l'épaisseur radiale de la branche intérieure 62a étant plus importante que celle de sa branche extérieure 62b. La forme de la masse 60 formant contrepoids permet d'augmenter la réactivité du plaquage du flasque 50 sur le jonc 30 sous l'effet des forces centrifuges. In other words, the section by a radial plane, passing through the axis of revolution X of the flange, of the mass 60 forming a counterweight is in the form of a T whose main branch 61 extends longitudinally and is connected to the free edge 53 of the flange 50 and whose lateral branches 62a, 62b of the T extend radially, the lateral branch 62b of the radially outer T, being here longer than its inner branch 62a, the radial thickness of the inner branch 62a being larger than that of its outer branch 62b. The shape of the mass 60 forming a counterweight makes it possible to increase the reactivity of the plating of the flange 50 on the rod 30 under the effect of the centrifugal forces.
La branche principale du T correspond à la portion longitudinale 61 de la masse 10 60 formant contrepoids tandis que les branches latérales 62a, 62b du T correspondent à la réserve masse 62 de la masse 60 formant contrepoids. The main branch of the T corresponds to the longitudinal portion 61 of the counterweight mass 60 while the lateral branches 62a, 62b of the T correspond to the mass reserve 62 of the counterweight mass 60.
La réserve de masse 62 permet avantageusement d'augmenter la valeur du bras de levier formé par le pivotement de la portion longitudinale 61 de la masse 60 15 formant contrepoids. En référence à la figure 5, la force de plaquage sur le jonc 30 est fonction, premièrement, de la distance de la masse formant contrepoids par rapport au centre du moment centrifuge et, deuxièmement, de la valeur de la masse formant contrepoids. Selon la configuration du turbomoteur, on peut ainsi jouer sur la longueur de la portion longitudinale 61 et la masse de la réserve de 20 masse 62 pour obtenir une force de plaquage de valeur prédéterminée. Le comportement en fonctionnement de la masse 60 formant contrepoids du flasque 50 est détaillé dans l'exemple de mise en oeuvre de l'invention ci-dessous. The reserve of mass 62 advantageously makes it possible to increase the value of the lever arm formed by the pivoting of the longitudinal portion 61 of the mass 60 forming a counterweight. With reference to FIG. 5, the plating force on the rod 30 is a function, firstly, of the distance of the counterbalancing mass from the center of the centrifugal moment and, secondly, of the value of the counterweight. Depending on the configuration of the turbine engine, it is thus possible to play along the length of the longitudinal portion 61 and the mass of the mass reserve 62 to obtain a plating force of predetermined value. The operating behavior of the counterweight mass 60 of the flange 50 is detailed in the exemplary implementation of the invention below.
Au cours du fonctionnement du moteur, le corps du flasque 50 est entraîné 25 radialement vers l'extérieur en raison des forces centrifuges, un moment centrifuge de centre A se forme entre le flasque de maintien 50 et le jonc de retenue 30, ce moment centrifuge induisant une force Fa sur l'extrémité libre du bord libre 53 du flasque 50 susceptible de le décoller du jonc de retenue 30, la force Fa étant désigné force de décollement Fa. 30 Sous l'effet des forces centrifuges, la masse 60 formant contrepoids décalée axialement vers le bord de fixation 51, en raison de la longueur de sa portion longitudinale 61 et de la masse de sa réserve de masse 62, permet de former un moment centrifuge de centre B au niveau du flasque de maintien 50, induisant ainsi une force de plaquage Fb sur l'extrémité libre du bord libre 53 du flasque 50 de manière à l'entraîner vers le jonc de retenue 30. During the operation of the motor, the body of the flange 50 is driven radially outwards due to the centrifugal forces, a centrifugal moment of center A is formed between the retaining flange 50 and the retaining ring 30, this centrifugal moment inducing a force Fa on the free end of the free edge 53 of the flange 50 to peel off the retaining ring 30, the force Fa being designated peeling force Fa. 30 Under the effect of centrifugal forces, the mass 60 forming a counterweight offset axially towards the fixing edge 51, due to the length of its longitudinal portion 61 and the mass of its mass reserve 62, makes it possible to form a centrifugal moment of center B at the holding flange 50, thus inducing a plating force Fb on the free end of the free edge 53 of the flange 50 so as to drive it towards the retaining ring 30.
La masse 60 formant contrepoids est adaptée de manière à générer une force de plaquage Fb et contrer la force de décollement Fa susceptible de décoller le flasque 50 du jonc de retenue 30. En outre, la masse formant contrepoids 60 n'induit que de légères modifications des flasques existants, le procédé de montage du flasque n'étant avantageusement pas modifié. The mass 60 forming a counterweight is adapted to generate a plating force Fb and to counteract the peeling force Fa capable of taking off the flange 50 from the retaining ring 30. In addition, the counterweight mass 60 induces only slight modifications. existing flanges, the mounting method of the flange being advantageously not modified.
Grâce à la force de plaquage Fb, le jonc de retenue 30 des aubes 20 est maintenu 15 de manière ferme par le flasque 50 sur toute la longueur radiale de son bord libre, sans risque d'être libéré en fonctionnement. Due to the plating force Fb, the retaining ring 30 of the blades 20 is firmly held by the flange 50 over the entire radial length of its free edge, without risk of being released during operation.
En ce qui concerne le refroidissement des aubes 20 du disque de rotor 10, un canal de refroidissement est ménagé entre le flasque 50 et la virole amont 12 du 20 disque 10 afin de guider un flux d'air frais, prélevé en amont de l'étage de turbine basse pression, dans les rainures de maintien des aubes 20 ménagées dans le disque de rotor 10. L'air circule dans les rainures, sous les pieds 23 des aubes 20, refroidissant le disque 10 et protégeant ce dernier à l'encontre de températures excessives. 25 Dans cet exemple, le canal de refroidissement est de section non constante selon l'axe du moteur en raison de la forme de la partie intermédiaire 52 du flasque 50. Une poche d'air de refroidissement se forme entre la première portion et la deuxième portion de la partie intermédiaire 52 du flasque 50. La poche d'air de 30 refroidissement permet de refroidir efficacement la surface interne de la partie intermédiaire 52 du flasque 50, sa surface externe étant en contact avec des gaz à hautes températures issus de la chambre de combustion. With regard to the cooling of the blades 20 of the rotor disk 10, a cooling channel is provided between the flange 50 and the upstream shell 12 of the disk 10 to guide a flow of fresh air, taken upstream of the low-pressure turbine stage, in the grooves holding the blades 20 formed in the rotor disc 10. The air flows in the grooves, under the feet 23 of the blades 20, cooling the disc 10 and protecting the latter against excessive temperatures. In this example, the cooling channel is of non-constant section along the axis of the engine because of the shape of the intermediate portion 52 of the flange 50. A cooling air pocket is formed between the first portion and the second portion. portion of the intermediate portion 52 of the flange 50. The cooling air pocket can effectively cool the inner surface of the intermediate portion 52 of the flange 50, its outer surface being in contact with high temperature gases from the chamber of combustion.
La portion courbe, ayant la forme d'un coude, formée entre la partie intermédiaire 52 et le bord libre aval 53 du flasque 50 permet de maitriser le débit d'air de refroidissement circulant dans les rainures du disque de rotor 10. Ainsi, le refroidissement du disque de rotor 10 n'est pas modifié en comparaison avec un jonc 30 qui serait retenu par un flasque selon l'art antérieur. De manière avantageuse, l'utilisation d'un flasque 50 selon l'invention n'entraîne pas de modification des autres éléments du moteur. Le flasque 50 selon l'invention peut donc se substituer à un flasque selon l'art antérieur et ceci, à moindre coût. The curved portion, having the shape of a bend, formed between the intermediate portion 52 and the free edge downstream 53 of the flange 50 to control the flow of cooling air flowing in the grooves of the rotor disc 10. Thus, the The cooling of the rotor disc 10 is not modified in comparison with a rod 30 which would be retained by a flange according to the prior art. Advantageously, the use of a flange 50 according to the invention does not lead to modification of the other elements of the engine. The flange 50 according to the invention can therefore be substituted for a flange according to the prior art and this, at lower cost.
L'invention a été décrite pour un flasque 50 comprenant une portion tronconique mais il va de soi que tout type d'évasement vers le bord de fixation d'une portion 15 de la partie intermédiaire du flasque 50 pourrait également convenir. The invention has been described for a flange 50 comprising a frustoconical portion, but it goes without saying that any type of flaring towards the attachment edge of a portion 15 of the intermediate portion of the flange 50 could also be suitable.
L'invention a été ici présentée pour un flasque 50 comprenant une partie intermédiaire 52 formant ressort mais il va de soi que l'invention s'applique également à un flasque avec une partie intermédiaire tronconique rectiligne, telle 20 que représentée sur la figure 1, la masse formant contrepoids permettant de compenser le déplacement de l'extrémité libre du flasque sous l'effet des forces centrifuges. The invention has been presented here for a flange 50 comprising an intermediate portion 52 forming a spring, but it goes without saying that the invention also applies to a flange with a straight frustoconical intermediate portion, as shown in FIG. the counterweight mass for compensating the displacement of the free end of the flange under the effect of centrifugal forces.
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