FR2966867A1 - Ensemble de disques de rotor pour une turbomachine - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un ensemble (1) de disques (19, 20, 21) de rotor pour une turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, comprenant des disques (19, 20, 21) de rotor reliés fixement et formés à leur périphérie externe avec des alvéoles (3) de montage de pieds d'aubes. Chaque disque (19, 20, 21) est formé par une jante (22) s'étendant radialement et dépourvue de bride axiale, deux disques consécutifs étant reliés à l'aide d'une virole (24) s'étendant axialement, fixée aux jantes (22) des disques et équipée d'un flasque (30) de maintien des pieds d'aube du disque aval (20, 21).

Description

1 Ensemble de disques de rotor pour une turbomachine
La présente invention concerne un ensemble de disques de rotor pour une turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion. Dans une turbomachine classique, décrite dans le document EP 2 009 235 au nom de la Demanderesse, le rotor de la turbine comporte plusieurs disques à la périphérie desquels sont réalisés des alvéoles de montage de pieds d'aubes. Les disques sont centrés sur l'axe de la turbomachine et sont reliés entre eux et à un arbre de turbine par des brides amont et aval, la bride aval d'un disque amont étant fixée à la bride amont d'un disque aval par l'intermédiaire de boulons. Un flasque annulaire de maintien des pieds d'aube est fixé à la bride amont du disque aval et s'étend jusqu'en regard des alvéoles du disque de façon à former une butée axiale pour les pieds d'aubes montés sur le disque. Ce flasque porte en outre des léchettes destinées à coopérer avec des blocs de matériau abradable montés sur des aubes fixes d'un distributeur situé axialement entre les deux disques amont et aval précités.
Les léchettes et les blocs abradables forment des moyens d'étanchéité du type joint à labyrinthe. Un espace annulaire est délimité entre le flasque et la bride amont du disque aval et est, en amont, alimenté en air guidé jusqu'aux alvéoles du disque aval pour les refroidir.
Les disques sont usinés à partir d'un élément brut forgé présentant des dimensions axiales importantes, nécessaires pour former les brides s'étendant vers l'amont et vers l'aval. Les temps et les coûts d'usinage qui en résultent sont très importants. Afin de limiter les coûts de réalisation, il est connu d'utiliser des disques constitués d'une jante radiale dépourvue de bride axiale. Deux disques de ce type sont alors reliés par l'intermédiaire d'un autre type de disque, interposé axialement entre eux, et ayant des brides amont et aval de longueurs très importantes. Si l'usinage des disques dépourvus de brides est fortement réduit, il reste très important pour les disques intercalaires comportant les brides.
Les viroles portant les léchettes sont également à redéfinir, compte tenu des modifications structurelles apportées aux disques. L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, efficace et économique à ce problème. A cet effet, elle propose un ensemble de disques de rotor pour une turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, comprenant des disques reliés fixement par boulonnage et formés à leur périphérie externe avec des alvéoles de montage de pieds d'aubes, caractérisé en ce que chaque disque est formé par une jante s'étendant radialement et dépourvue de bride axiale, deux disques consécutifs étant reliés à l'aide d'une virole s'étendant axialement, fixée aux jantes des disques et équipée d'un flasque de maintien des pieds d'aube du disque aval. De cette manière, tous les disques peuvent être dépourvus de brides, ce qui facilite leur fabrication par usinage. Les viroles peuvent, quant à elles, subir un laminage à l'aide de galets presseurs, permettant de diminuer l'épaisseur de matière à usiner. L'usinage de ces viroles est donc plus rapide et moins coûteux. Avantageusement, des poireaux d'équilibrage sont formés aux extrémités radialement internes des jantes.
Selon une autre caractéristique de l'invention, les extrémités axiales de la virole comprennent des brides annulaires fixées aux jantes des disques amont et aval à l'aide de boulons. De manière préférée, la virole comporte une partie médiane tronconique ou cylindrique et des rebords cylindriques à ses extrémités amont et aval, ces rebords étant plaqués radialement contre les jantes des disques amont et aval.
La virole peut comporter une partie médiane formée avec des léchettes destinées à coopérer avec des blocs de matériau abradable montés sur des aubes fixes d'un distributeur. Cette partie médiane comportant de préférence un rebord cylindrique s'étendant vers l'amont et sur lequel sont formées les léchettes. Selon une forme de réalisation de l'invention, le flasque de maintien des pieds d'aubes du disque aval est d'une seule pièce avec la
virole. Selon une autre forme de réalisation de l'invention, le flasque de maintien est une pièce distincte de la virole et est monté en appui entre un rebord annulaire externe de la virole et le disque aval. Préférentiellement, la virole comporte des ouvertures de refroidissement au niveau de son extrémité aval, lesdites ouvertures débouchant dans un espace de ventilation formé en amont du disque aval et délimité par la virole et le flasque de maintien des pieds d'aube. L'invention concerne également une turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, comportant une turbine basse-pression dont le rotor est formé par un ensemble de disques du type précité.
L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est vue partielle et en coupe axiale d'un ensemble de disques de rotor, selon une première forme de réalisation de l'art antérieur ; - la figure 2 est vue partielle et en coupe axiale d'un ensemble de disques de rotor, selon une deuxième forme de réalisation de l'art antérieur ; - la figure 3 est vue partielle et en coupe axiale d'un ensemble de disques de rotor, selon une première forme de réalisation de l'invention ; - la figure 4 est une vue correspondant à la figure 1, illustrant une seconde forme de réalisation de l'invention. Une première forme de réalisation d'un rotor 1 de turbine de l'art antérieur est représentée à la figure 1. Ce rotor 1 comporte plusieurs disques 2 à la périphérie desquels sont réalisés des alvéoles 3 de montage de pieds d'aubes 4. Les disques 2 sont centrés sur l'axe de la turbomachine et sont reliés entre eux et à un arbre de turbine par des brides amont et aval 5, 6, la bride aval 6 d'un disque amont 2 étant fixée à la bride amont 5 d'un disque aval 2 par l'intermédiaire de boulons 7. Un flasque annulaire 8 de maintien des pieds d'aube 4 est fixé par les boulons 7 à la bride amont 5 du disque aval 2 et s'étend jusqu'en regard des alvéoles du disque de façon à former une butée axiale pour les pieds d'aubes 4 du disque 2. Ce flasque 8 porte en outre des léchettes 9 destinées à coopérer avec des blocs de matériau abradable 10 montés sur des aubes fixes 11 d'un distributeur situé axialement entre les deux disques amont et aval 2 précités. Les léchettes 9 et les blocs abradables 10 forment des moyens d'étanchéité du type joint à labyrinthe. Un espace annulaire est délimité entre le flasque 8 et la bride amont 5 du disque aval 2 et est, en amont, alimenté en air guidé jusqu'aux alvéoles du disque aval 2 pour les refroidir.
Chaque disque 2 est usiné à partir d'un élément brut forgé présentant des dimensions axiales importantes, nécessaires pour former les brides 5, 6 s'étendant vers l'amont et vers l'aval. Les temps et les coûts d'usinage qui en résultent sont très importants. Une seconde forme de réalisation d'un rotor de turbine 1 de l'art antérieur est illustrée à la figure 2. Ce rotor 1 comprend des disques 12 comportant une jante 13 radiale dépourvue de bride axiale. Deux disques 12 de ce type sont alors reliés par l'intermédiaire d'un disque 14 d'un autre type, interposé axialement entre eux, et comportant des brides amont et aval 15, 16 de longueur très importante. Des viroles 17 portant des léchettes 18 sont intercalées axialement entre deux disques 12, et sont crabotées au disque 12 aval, de façon à être liées en rotation avec le rotor 1. Si l'usinage des disques 12 dépourvus de brides est rapide et peu coûteux, il reste très important pour les disques intercalaires 14 puisque ceux-ci comportent des brides 14, 15 très longues.
Afin de limiter ces usinages, l'invention propose un ensemble de disques de rotor 1, en particulier pour une turbine basse pression d'une turbomachine, dont une première forme de réalisation est représentée à la figure 3. Cet ensemble comprend des disques de rotor 19, 20, 21 reliés fixement par boulonnage et formés à leur périphérie externe avec des alvéoles 3 de montage de pieds d'aubes. Chaque disque 19, 20, 21 est formé par une jante 22 radiale dépourvue de bride axiale. Des poireaux d'équilibrage 23 sont formés aux extrémités radialement internes des jantes 22. Les disques consécutifs sont reliés entre eux par des viroles 24 s'étendant axialement et fixées aux jantes 22 des disques par boulonnage. Chaque virole 24 comporte une partie médiane 25 tronconique comportant un rebord cylindrique 26 s'étendant vers l'amont et portant des léchettes 18 destinées à coopérer avec des blocs de matériau abradable montés sur des aubes fixes d'un distributeur, de la même manière que précédemment. La virole 24 comporte également des rebords cylindriques 27, 28 à ses extrémités amont et aval, ces rebords étant plaqués radialement contre les jantes 22 des disques amont et aval 19, 20, 21. Des brides annulaires 29 s'étendent radialement vers l'intérieur depuis ces rebords 27, 28 et sont fixées aux jantes 22 des disques amont et aval à l'aide de boulons 7.
La virole 24 comporte également un flasque 30 de maintien tronconique des pieds d'aube du disque aval, formé intégralement avec la virole 24 dans cette forme de réalisation, le flasque 30 s'étendant vers l'aval et vers l'extérieur, depuis le rebord aval 28.
L'ensemble selon l'invention comporte également un flasque amont 31 présentant une partie annulaire 32 plaquée contre la jante 22 du disque amont 19 et une partie 33 dont la section présente une forme de crochet, destinée à maintenir les pieds d'aubes dans les alvéoles 3 du disque amont 19.
Des trous de passage d'air 34 peuvent être réalisés dans le rebord aval 28 de chaque virole, de façon à refroidir les pieds d'aubes logés dans les alvéoles 3. La figure 4 illustre une seconde forme de réalisation qui diffère de celle de la figure 3 en ce que le flasque de maintien 30 est une pièce distincte de la virole 24, de forme générale tronconique, qui est montée en appui entre un rebord annulaire externe 35 de la virole 24 et le disque aval. Cette forme de réalisation permet de réaliser le flasque de maintien 30 dans un matériau différent de celui de la virole 24. Les zones chaudes sont situées à proximité de l'axe du rotor, c'est-à-dire au niveau des flasques de maintien 30. Ces derniers doivent ainsi être réalisés dans un matériau résistant à des températures élevées. Les autres zones de la virole 24 sont soumises à des températures plus faibles, mais supportent des contraintes mécaniques importantes. Elles doivent donc être réalisées dans un matériau acceptant de telles contraintes.
Quelle que soit la forme de réalisation, l'invention permet de réduire considérablement les usinages des disques 19, 20, 21, et donc leur coût et leur temps de fabrication. En effet, tous les disques 19, 20, 21 sont dépourvus de brides, de sorte que la pièce forgée à usiner pour obtenir le disque présente des contours très proches des contours finaux.
L'usinage des viroles 24 est plus aisé, notamment du fait que celles-ci peuvent être laminées avant usinage, de façon à ce que le contour de la pièce après laminage soit proche du contour à obtenir.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS1. Ensemble (1) de disques (19, 20, 21) de rotor pour une turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, comprenant des disques (19, 20, 21) reliés fixement par boulonnage et formés à leur périphérie externe avec des alvéoles (3) de montage de pieds d'aubes (4), caractérisé en ce que chaque disque (19, 20, 21) est formé par une jante (22) s'étendant radialement et dépourvue de bride axiale, deux disques consécutifs étant reliés à l'aide d'une virole (24) s'étendant axialement, fixée aux jantes (22) des disques et équipée d'un flasque (30) de maintien des pieds d'aube (4) du disque aval (20, 21).
  2. 2. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que des poireaux d'équilibrage (23) sont formés aux extrémités radialement internes des jantes (22).
  3. 3. Ensemble selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les extrémités axiales de la virole (24) comprennent des brides annulaires (29) fixées aux jantes (22) des disques amont et aval (19, 20, 21) à l'aide de boulons (7).
  4. 4. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la virole (24) comporte une partie médiane (25) tronconique ou cylindrique et des rebords cylindriques (27, 28) à ses extrémités amont et aval, ces rebords (27, 28) étant plaqués radialement contre les jantes (22) des disques amont et aval (19, 20, 21).
  5. 5. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la virole (24) comporte une partie médiane (25) formée avec des léchettes (18) destinées à coopérer avec des blocs (10) de matériau abradable montés sur des aubes fixes (11) d'un distributeur.
  6. 6. Ensemble selon la revendication 5, caractérisé en ce que la partie médiane (25) comporte un rebord cylindrique (26) s'étendant vers l'amont et portant les léchettes (18).
  7. 7. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le flasque (30) de maintien des pieds d'aubes du disque aval est formé d'une seule pièce avec la virole (24).
  8. 8. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le flasque (30) de maintien est une pièce distincte de la virole (24) et est monté en appui entre un rebord annulaire externe (35) de la virole (24) et le disque aval (20, 21).
  9. 9. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la virole (24) comporte des ouvertures de refroidissement (34) au niveau de son extrémité aval, lesdites ouvertures (34) débouchant dans un espace de ventilation formé en amont du disque aval (20, 21) et délimité par la virole (24) et le flasque (30) de maintien des pieds d'aube (4).
  10. 10. Turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, comportant une turbine basse-pression dont des disques de rotor sont formés par un ensemble (1) de disques (19, 20, 21) selon l'une des revendications 1 à 9.
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