FR2969211A1

FR2969211A1 - Assemblage de pale de rotor de turbine et procede de configuration

Info

Publication number: FR2969211A1
Application number: FR1161731A
Authority: FR
Inventors: Luke John Ammann
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2010-12-17
Filing date: 2011-12-15
Publication date: 2012-06-22
Also published as: CN102536334A; DE102011056322A1; US20120156045A1; JP2012132439A

Abstract

Un assemblage de rotor pour moteur à turbine, l'assemblage de rotor incluant : une pale de turbine qui inclut un pied située entre des moyens de fixation et un profil aérodynamique, le pied ayant une partie avant et une partie arrière ; et une plate-forme comprenant un côté de pression de plate-forme et un côté d'aspiration de plate-forme, chacun comprenant des composants qui ne sont pas d'un seul bloc avec la pale de turbine. La plate-forme peut comprendre une interface entre le côté de pression de plate-forme et le côté d'aspiration de plateforme . Et, la plate-forme peut être configurée de telle manière que l'interface soit alignée avec au moins l'une de la partie avant et de la partie arrière du pied.

Description

B11-5716FR 1

Assemblage de pale de rotor de turbine et procédé de configuration La présente invention concerne généralement des pales de rotor de turbine et la configuration de régions de plate-forme et d'emplanture liées à celles-ci. Plus précisément, la présente invention concerne des configurations avantageuses de régions de plate-forme et d'emplanture pour des pales de rotor qui ne sont pas d'un seul bloc. En général, les moteurs à turbine à gaz brûlent un mélange d'air comprimé et de combustible pour produire des gaz de combustion chauds. Les gaz de combustion peuvent s'écouler à travers un ou plusieurs étages de pales de turbine pour générer de l'énergie pour une charge et/ou un compresseur. Des plates-formes entre les pales de turbine peuvent fournir une barrière thermique entre les gaz de combustion chauds et la roue de turbine et peuvent définir un chemin d'écoulement intérieur de la turbine à gaz. Du fait des températures élevées dans la turbine et des forces motrices exercées par les gaz de combustion, les plates-formes doivent être conçues pour supporter des températures et des contraintes élevées. Il a été montré que des plates-formes qui ne sont pas d'un seul bloc avec les pales procurent des avantages pour certaines applications. De telles plates-formes sont formées séparément des parties de profil aérodynamique et d'emplanture de la pale de rotor de turbine. Ce type d'agencement, néanmoins, peut fournir un chemin ou interstice de fuites supplémentaire à travers lequel des gaz chauds provenant de la veine d'écoulement peuvent s'échapper. De telles fuites peuvent avoir plusieurs effets négatifs, notamment diminuer le rendement du moteur, réduire l'efficacité des stratégies de refroidissement actives, et provoquer des dégâts aux composants dans la région. De plus, cela crée une interface entre la plate-forme et la pale de rotor qui doivent être reliées solidement et rigidement.

I1 en résulte qu'il y a un besoin d'améliorations concernant des configurations de pale de rotor qui incluent des plates-formes qui ne sont pas d'un seul bloc tout en décourageant les fuites et en favorisant une liaison robuste entre les parties de la pale de rotor de turbine.

La présente invention propose donc un assemblage de pale de rotor pour un moteur à turbine qui inclut : une pale de turbine avec un pied ou emplanture situé entre des moyens de fixation et un profil aérodynamique, le pied ayant une partie avant et une partie arrière ; et une plate-forme comprenant un côté de pression de plate-forme et un côté d'aspiration de plate-forme, chaque composant étant formé indépendamment des autres et de la pale de turbine. La plate-forme peut comprendre une interface entre le côté pression de plate-forme et le côté aspiration de plate-forme. Et, la plate-forme peut être configurée de telle manière que l'interface soit alignée avec au moins la partie avant ou la partie arrière du pied. La présente invention propose en outre un assemblage de pale de rotor pour un moteur à turbine qui inclut : une pale de turbine avec un pied ou emplanture situé entre des moyens de fixation et un profil aérodynamique, le pied ayant une face de pied avant et une face de pied arrière ; la face de pied avant incluant une surface dirigée vers l'avant qui couvre une largeur angulaire, la surface dirigée vers l'avant s'étendant radialement entre les moyens de fixation et le profil aérodynamique, et la face de pied arrière incluant une surface dirigée vers l'arrière qui couvre une largeur angulaire, la surface dirigée vers l'arrière s'étendant radialement entre les moyens de fixation et le profil aérodynamique; et une plate-forme comprenant un côté de pression de plate-forme et un côté d'aspiration de plate-forme, chaque composant étant formé indépendamment des autres et de la pale de turbine. La plate-forme peut inclure une interface entre le côté de pression de plate-forme et le côté d'aspiration de plate-forme. Le long d'une section avant de l'interface, la position angulaire de l'interface est située dans la largeur angulaire de la face de pied avant ; et le long d'une section arrière de l'interface, la position angulaire de l'interface est située dans la largeur angulaire de la face de pied arrière. La présente invention propose en outre un procédé pour configurer un assemblage de pale de rotor pour décourager les fuites dans lequel l'assemblage de pale de rotor inclut une pale de turbine et des plates-formes qui ne sont pas d'un seul bloc incluant un côté de pression de plate-forme et un côté d'aspiration de plate-forme, dans lequel l'assemblage de pale de rotor inclut un pied situé entre des moyens de fixation et un profil aérodynamique, le pied ayant une face de pied avant et une face de pied arrière ; la face de pied avant incluant une surface dirigée vers l'avant qui couvre une largeur angulaire, la surface dirigée vers l'avant s'étendant radialement entre les moyens de fixation et le profil aérodynamique, et la surface dirigée vers l'arrière incluant une surface dirigée vers l'arrière qui couvre une largeur angulaire, la face de pied arrière s'étendant radialement entre les moyens de fixation et le profil aérodynamique. Dans un mode de réalisation, le procédé inclut d'étape consistant à configurer le côté de pression de plate-forme et le côté d'aspiration de plate-forme de telle manière que, lors de l'assemblage, une interface est créée qui comprend un interstice étroit s'étendant radialement entre le côté de pression de plate- forme et un côté d'aspiration de plate-forme. Le long d'une section avant de l'interface, la position angulaire de l'interface a une position dans la largeur angulaire de la face de pied avant ; et le long d'une section arrière de l'interface, la position angulaire de l'interface a une position dans la largeur angulaire de la face de pied arrière. La présente invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée suivante de quelques exemples non limitatifs en liaison avec les dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est un diagramme schématique d'un moteur à turbine à gaz qui peut employer des pales de rotor de turbine selon la présente invention ; - la figure 2 est une vue en coupe du moteur à turbine à gaz de la figure 1 coupé selon l'axe longitudinal ; - la figure 3 est une vue en perspective d'assemblages de pale de rotor selon un mode de réalisation de la présente invention ; - la figure 4 est une vue éclatée de la roue de rotor montrée sur la figure 3 ; - la figure 5 est une vue de dessus d'un assemblage de pale de rotor selon des modes de réalisation de la présente invention ; - la figure 6 est une vue de dessus agrandie des assemblages de pale de rotor de la figure 5 ; - la figure 7 est une vue de dessus d'assemblages de pale de rotor selon des variantes de mode de réalisation de la présente invention ; - la figure 8 est une vue de dessus des assemblages de pale de rotor selon des variantes de mode de réalisation de la présente invention ; - et la figure 9 est une vue de dessus des assemblages de pale de rotor selon des variantes de mode de réalisation de la présente invention.

La présente invention vise des moteurs à turbine à gaz qui incluent des plates-formes de pale conçues pour supporter des températures et/ou des contraintes élevées. Quand la température des gaz de combustion s'écoulant dans les turbines à gaz augmente, la différence de température entre les pales de turbine et les plates-formes peut augmenter, ce qui à son tour peut entraîner l'apparition de contraintes sur les plates-formes. Des systèmes de refroidissement traditionnels pour des pales et des plates-formes d'un seul bloc peuvent diminuer les effets de la température, mais aussi dégrader les performances de la turbine. Ainsi, il a été proposé que des plates-formes puissent être des composants non d'un seul bloc mais séparés des pales de rotor de turbine (c'est à dire, au lieu d'une seule structure incorporant à la fois la pale de rotor de turbine et la plate-forme). Des plates-formes qui ne sont pas d'un seul bloc peuvent permettre l'obtention de profils de température différents pour les pales de turbine et les plates-formes, ce qui peut réduire des contraintes apparaissant à la fois sur les plates-formes et sur les pales de turbine. En outre, les plates-formes qui ne sont pas d'un seul bloc peuvent faciliter une réduction du refroidissement, qui à son tour peut augmenter le rendement du moteur à turbine à gaz. Néanmoins, avoir une plate-forme qui n'est pas d'un seul bloc, et qui est séparée signifie nécessairement qu'un interstice ou joint supplémentaire est introduit dans le système, ce qui peut fournir un chemin de fuite supplémentaire à travers lequel des gaz chauds venant de la veine d'écoulement principal du moteur peuvent éviter les profils aérodynamiques des pales de rotor, ce qui peut dégrader le rendement du moteur. De plus, une telle fuite peut permettre l'ingestion de gaz de veine d'écoulement chaud, ce qui peut endommager des composants qui ne sont pas conçus pour une telle exposition. Comme proposé ici et selon des exemples de mode de réalisation de la présente invention, cet interstice peut être configuré pour réduire ou minimiser de telles fuites. De cette manière, on peut profiter des bénéfices de plates-formes qui ne sont pas d'un seul bloc, alors que les aspects négatifs, comme les fuites, sont largement évités. Dans certains modes de réalisation, chaque plate-forme peut être disposée entre deux pales de rotor de turbine et supportée par les pales de rotor de turbine adjacentes. En outre, chaque plate- forme peut former une interface avec une plate-forme adjacente à l'emplacement d'une pale de rotor de turbine. Quand deux plates-formes sont amenées ensemble, les plates-formes peuvent former une ouverture pour la pale de rotor de turbine, permettant ainsi aux plates-formes d'encercler une pale de rotor de turbine et de former une interface au niveau de l'emplacement de la pale de rotor. En se référant maintenant à la figure 1, un diagramme schématique d'un exemple de système 10 incluant un moteur à turbine à gaz 12 est illustré. On appréciera que le système 10 propose un exemple d'application dans lequel des modes de réalisation de la présente invention vont être employés. Dans certains modes de réalisation, le système 10 peut inclure un aéronef, un hydronef, une locomotive, un système de génération de courant, ou des combinaisons de ceux-ci. Le moteur à turbine à gaz 12 illustré inclut une section d'admission d'air 16, un compresseur 18, une section de chambre de combustion 20, une turbine 22, et une section d'échappement 24. La turbine 22 est couplée de façon à l'entraîner au compresseur 18 via un arbre 26. Comme indiqué par les flèches, l'air peut entrer dans le moteur à turbine à gaz 12 à travers la section d'admission 16 et s'écouler dans le compresseur 18, qui comprime l'air avant son entrée dans la section de chambre de combustion 20. La section de chambre de combustion 20 illustrée inclut un carter 28 de chambre de combustion disposé concentriquement ou annulairement autour de l'arbre 26 entre le compresseur 18 et la turbine 22. L'air comprimé venant du compresseur 18 entre dans les brûleurs 30 où l'air comprimé peut se mélanger et brûler avec du combustible dans les brûleurs 30 pour entraîner la turbine 22. A partir de la section de chambre de combustion 20, les gaz de combustion chauds s'écoulent à travers la turbine 22, entraînant le compresseur 18 via l'arbre 26. Par exemple, les gaz de combustion peuvent appliquer des forces motrices à des pales de rotor de turbine dans la turbine 22 pour faire tourner l'arbre 26. Après l'écoulement à travers la turbine 22, les gaz de combustion chauds peuvent sortir du moteur à turbine à gaz 12 à travers la section d'échappement 24.

La figure 2 est une vue de côté d'un mode de réalisation du moteur à turbine à gaz 12 de la figure 1 prise selon l'axe longitudinal. Comme représenté, la turbine à gaz 22 inclut trois rotors de turbine 31 séparés. Chaque rotor 31 inclut des assemblages de pale de rotor 32 couplés à une roue de rotor 34 qui peut être fixée de façon à pouvoir tourner avec l'arbre 26 (figure 1). Les assemblages de pale de rotor 32 peuvent inclure des pales qui s'étendent radialement vers l'extérieur depuis les roues de rotor 34 et peuvent être disposés partiellement dans la veine des gaz de combustion chauds. Les assemblages de pale de rotor 32 peuvent inclure des pales de turbine et des plates-formes de pales de turbine. Bien que la turbine à gaz 22 soit illustrée comme une turbine à trois étages avec trois rotors 31, les plates-formes de pales de turbine décrites ici peuvent être employées dans tout type convenable de turbine avec tout nombre d'étages et d'arbres. Par exemple, les plates-formes peuvent être incluses dans une turbine à gaz à un seul étage, dans un système de turbine double qui inclut une turbine basse pression et une turbine haute pression, ou dans une turbine à vapeur. Comme décrit ci-dessus relativement à la figure 1, de l'air peut entrer par la section d'admission d'air 16 et être comprimé par le compresseur 18. L'air comprimé venant du compresseur 18 peut ensuite être dirigé dans la section de chambre de combustion 20 où l'air comprimé peut être mélangé avec du gaz combustible. Le mélange d'air comprimé et de gaz combustible est généralement brûlé dans la section de chambre de combustion 20 pour générer des gaz de combustion à haute température, à haute pression, qui peuvent être utilisés pour générer un couple dans la turbine 22. Précisément, les gaz de combustion peuvent appliquer des forces motrices aux assemblages de pale de rotor 32 pour faire tourner les roues 34, soumettant ainsi les assemblages de pale de rotor 32 à diverses charges et/ou contraintes mécaniques. Par exemple, les gaz de combustion peuvent exercer des forces motrices sur les pales de turbine dans les assemblages de pale de rotor 32. Des variations des forces motrices peuvent causer des vibrations, qui peuvent exercer une contrainte sur les assemblages de pale de rotor 32. En outre, des températures intérieures peuvent atteindre approximativement 650°C ou plus ce qui peut rendre les composants susceptibles de corrosion, d'oxydation, de fluage, et/ou de fatigue. Par conséquent, les plates-formes des assemblages de pale de rotor 32 doivent être composées ou construites en CMC pour fournir des capacités de température supérieures. La figure 3 est une vue en perspective d'une partie d'une des roues de rotor 31 montrées sur la figure 2. Pour des besoins d'illustration, seule une partie de la roue de rotor 31 est illustrée.

Néanmoins, la roue 31 peut généralement inclure une structure circulaire avec des assemblages de pale de rotor 32 s'étendant radialement vers l'extérieur le long de la circonférence de la roue. L'assemblage de pale de rotor 32 peut inclure une pale de turbine 36 et une plate-forme 38. Dans certains modes de réalisation, approximativement 60 à 92 assemblages de pale de rotor 32 peuvent être montés et espacés circonférentiellement autour de la roue 34 et d'un axe de rotation correspondant. Les pales 36 et les plates-formes 38 des assemblages de pale de rotor 32 peuvent être construites de métal, d'alliage métallique, de CMC, ou d'un autre matériau convenable. Chaque pale 36 inclut généralement des moyens de fixation, qui peuvent être une queue d'aronde 40 qui est insérée dans des ouvertures 42 correspondantes dans la roue de rotor 34. Les ouvertures 42 peuvent être espacées circonférentiellement en des positions angulaires autour de la roue de rotor 34. La pale 36 inclut aussi un pied 44 s'étendant radialement vers l'extérieur de la queue d'aronde 40. Dans certains modes de réalisation, la pale 36 peut inclure un contour, un rebord, ou une autre structure de support, pour supporter les plates-formes 38. Par exemple, le contour peut être situé sur le pied 44 ou sur un profil aérodynamique 45 s'étendant radialement vers l'extérieur du pied 44. Les profils aérodynamiques 45 peuvent être disposés dans la veine des gaz de combustion chauds. En fonctionnement, les gaz de combustion peuvent exercer des forces motrices sur les profils aérodynamiques 45 pour entraîner la turbine 22 (figure 1).

Les plates-formes 38 peuvent être disposées généralement entre les pieds 44 des pales 36 et peuvent être positionnées radialement entre les ouvertures 42 dans la roue de rotor 34. Les pales 36 s'étendent radialement vers l'extérieur de la roue 34 et sont espacées circonférentiellement autour de la roue 34 de telle manière que des espaces sont créés entre elles. Les plates-formes 38 peuvent être positionnées dans ces espaces circonférentiels entre les pales 36. En d'autres termes, les plates-formes 38 ne sont pas simplement des extensions d'un seul bloc des pales 36, mais les plates-formes remplissent plutôt les espaces, ou une partie des espaces, séparant les pales 36 qui s'étendent dans des positions radiales de la roue 34. En outre, les plates-formes 38 peuvent être sensiblement disposées entre les pales 36 de telle manière que la majeure partie de chaque plate-forme 38 est située entre deux pales 36 adjacentes. Les plates-formes 38 peuvent s'étendre entre les pieds 44, les profils aérodynamiques 45, les queues d'aronde 40, ou des combinaisons de ceux-ci. Dans certains modes de réalisation, les plates-formes 38 peuvent être montées et supportées par des contours situés sur les pieds 44. Dans d'autres modes de réalisation, les plates-formes 38 peuvent être supportées par les côtés des pales 36. Les plates- formes 38 peuvent aussi inclure des plaques de couvertures ou des jupes 48, 49 s'étendant depuis les côtés des pieds 44. Comme précisé ci-dessus, les plates-formes 38 peuvent exister comme composants indépendants et/ou séparés des pales 36. En d'autres termes, les plates-formes 38 ne sont pas formées d'un seul bloc avec les pales 36. Les plates-formes 38 peuvent être coulées ou autrement formées de matériaux de CMC. Les plates-formes 38 peuvent être construites d'un métal, d'alliage métallique, ou d'autre matériau convenable avec un revêtement ou une couche de CMC.

Comme représenté, une interface de plate-forme ou interface 46 peut être formée entre chacun des composants de plate-forme voisins. Selon des exemples de mode de réalisation de la présente invention, l'interface 46 peut être positionnée dans les mêmes positions circonférentielles ou angulaires que les pales 36, au lieu d'être formée dans des positions angulaires intermédiaires à mi- chemin entre les pales 36. Dans de tels modes de réalisation, les plates-formes 38 peuvent être configurées de telle manière que, lors de l'assemblage, des ouvertures pour les profils aérodynamiques 45 des pales 36 sont créées quand les plates-formes sont jointes ensemble au niveau de l'interface 46. Précisément, chaque côté de la plate-forme 38 peut inclure une ouverture pour une partie de la pale de turbine 36. Quand deux plates-formes 38 sont positionnées de manière adjacente, les plates-formes 38 peuvent former une ouverture correspondant au profil aérodynamique 45 de la pale de turbine 36. En d'autres termes, chaque plate-forme 38 seule n'inclut pas une ouverture pour englober le périmètre entier du profil aérodynamique 45. Au contraire, chaque plate-forme 38 présente des ouvertures partielles pour une pale de turbine 36 qui, quand elles sont interfacées avec des ouvertures partielles d'une plate- forme 38 adjacente, forment une ouverture qui peut encercler une pale de turbine 36. De cette manière, conformément à des modes de réalisation de la présente invention, les interfaces 46 entre les plates-formes 38 peuvent être disposées adjacentes à ou proche des pales 36 de turbine. De cette manière, l'interface 46 peut chevaucher le pied 44 de telle manière que le pied 44 fournisse un obstacle au fluide qui autrement s'échapperait à travers l'interface 46. Par conséquent, cette configuration, c'est à dire l'alignement de l'interface 46 avec le pied 44 de pale de turbine 36, peut réduire ou éliminer la fuite de gaz combustible et/ou de fluide de refroidissement qui autrement entreraient à travers l'interstice créé par l'interface 46, qui, bien sûr, est le résultat des plates-formes 38 qui ne sont pas d'un seul bloc. Les plates-formes 38 décrites ici peuvent être utilisées avec de nombreux types et configurations de plates-formes et de pales de turbine. Par exemple, le profil aérodynamique, les formes, et les tailles relatives des pales 36 et des plates-formes 38 peuvent varier. Dans certains modes de réalisation, les pales 36 peuvent avoir des passages de refroidissement d'un seul bloc et/ou peuvent être revêtus, par exemple, de CMC, un revêtement de recouvrement, un revêtement de diffusion, ou un autre revêtement de barrière thermique, pour empêcher la corrosion chaude et l'oxydation à haute température. En outre, les pales 36 peuvent inclure des enveloppes de pointe s'étendant radialement depuis les profils aérodynamiques 45 qui peuvent permettre le contrôle des vibrations. Les plates- formes 38 peuvent inclure des composants supplémentaires, comme des structures d'étanchéité, qui peuvent être coulés d'un seul bloc avec les plates-formes 38 ou fixés comme des composants séparés, comme présenté plus en détails ci-dessous. La figure 4 est une vue éclatée de la roue de rotor 31 montrée sur la figure 3. Chaque plate-forme 38 peut inclure deux jupes ou plaques de couvertures d'un seul bloc 48, 49 configurées pour isoler de manière étanche les pieds 44 des pales 36 par rapport aux cavités vides de la roue. On appréciera que la plate-forme 38 peut inclure une jupe avant 48 et une jupe arrière 49, chacune coïncidant, respectivement, avec les directions vers l'avant et vers l'arrière du moteur à turbine 12. Les plates-formes 38 peuvent aussi inclure des ailes d'ange 50 configurées pour rendre étanches les cavités vides de la roue. Dans certains modes de réalisation, les jupes 48, 49 et les ailes d'ange 50 peuvent être coulées d'un seul bloc avec les plates-formes 38 et construites en CMC. Néanmoins, dans d'autres modes de réalisation, les jupes 48, 49 et/ou les ailes d'ange 50 peuvent être faites d'autres matériaux et peuvent être des composants séparés. Chaque plate-forme 38 inclut deux côtés extérieurs 52 et 54 disposés généralement à l'opposé l'un de l'autre qui se conforment aux contours de la pale de turbine 36. Précisément, un côté extérieur 52 peut être conçu pour former une interface avec un côté d'aspiration 56 de la pale de turbine 36, alors que l'autre côté extérieur 54 peut être conçu pour former une interface avec un côté de pression 58 d'une pale de turbine. Comme illustré, le côté extérieur 52 inclut une surface globalement concave conçue pour se conformer au profil aérodynamique convexe du côté d'aspiration 56 de la pale de turbine 36. Le côté extérieur 54 inclut une surface globalement convexe conçue pour se conformer au profil aérodynamique concave du côté de pression 58 de la pale de turbine 36. Quand il est positionné autour de la roue de rotor 34, le côté extérieur 52 peut former une interface avec un côté d'aspiration 56 d'une pale de turbine 36 située en une position angulaire sur le roue 34. L'autre côté extérieur 54 peut former une interface avec un côté de pression 58 d'une autre pale de turbine 36 qui est située en une position angulaire adjacente sur la roue 34. Le côté d'aspiration 56 d'une pale de turbine 36 peut être contigu avec le côté extérieur 52 d'une plate-forme 38, et le côté de pression 58 peut être contigu avec le côté extérieur 54 d'une autre plate-forme 38. Comme on peut l'apprécier, dans d'autres modes de réalisation, les profils des côtés extérieurs 52 et 54 peuvent varier pour se conformer à une variété de profils aérodynamiques de pale de turbine. Par exemple, chaque côté extérieur 52 et 54 peut avoir une géométrie convexe, concave, plate, ou toute autre géométrie convenable. Comme noté ci-dessus, une plate-forme 38 peut être généralement supportée sur les côtés 52 et 54 par les pales de turbine 36. Dans certains modes de réalisation, le support par les pales 36 adjacentes peut réduire les contraintes sur la plate-forme et peut réduire le fluage de la plate-forme.

Chaque plate-forme 38 peut être conçue pour former une interface avec une plate-forme 38 similaire adjacente pour former une ouverture intermédiaire conçue pour encercler ou entourer une pale de turbine 36. Précisément, la surface 52 peut former une partie de l'ouverture et la surface 54 peut former une autre partie de l'ouverture. Quand deux plates-formes 38 sont disposées de manière adjacente, l'interface 46 (figure 3) entre les deux plates-formes peut se situer à l'emplacement de l'ouverture pour la pale de turbine 36. Comme noté ci-dessus, l'emplacement de l'interface 46 peut réduire les fuites de fluides entre les plaques de couverture ou jupes 48, 49 des pieds 44 des pales 36 de turbine. Comme illustré, lors de l'assemblage de deux plates-formes adjacentes 38, l'interface 46 peut inclure un interstice radial qui est positionné sensiblement dans la même position angulaire que le pied 44. On appréciera que la création d'un interstice quelconque dans un environnement de turbine invite à un certain niveau de fuites. En minimisant ces fuites, comme le propose la présente invention, des dégâts apportés aux composants peuvent être évités et un rendement du moteur augmenté.

Les figures 5 à 9 illustrent des exemples de mode de réalisation de la présente invention. Comme illustré, les plates-formes 38 qui ne sont pas d'un seul bloc peuvent être configurées de telle manière que l'interface 46 entre elles décourage les fuites. Plus précisément, selon certains modes de réalisation de la présente invention, les plates-formes 38 qui ne sont pas d'un seul bloc peuvent être configurées de telle manière que l'interface 46 entre elles se trouve dans la position angulaire du pied 44. Dans certains modes de réalisation préférés, le pied 44 peut être configuré pour inclure un bord ou face de pied avant 62. Dans certains cas, le bord ou face de pied avant 62 peut être étroit ou légèrement courbé (c'est à dire, plus comme un bord), comme l'exemple illustré sur la figure 7. Dans d'autres cas, comme dans les modes de réalisation illustrés sur les figures 5, 6, 8, et 9, le bord ou face de pied avant 62 peut inclure une surface large ou semi-large plane ou légèrement courbée qui est inclinée ou dirigée approximativement vers l'amont dans la direction vers l'avant. Similairement, dans certains modes de réalisation préférés, le bord ou face de pied arrière 64 peut être étroit et légèrement courbé (c'est à dire, plus comme un bord), comme dans l'exemple illustré sur la figure 7. Dans d'autres cas, comme dans les modes de réalisation montrés sur les figures 5, 6, 8, et 9, le bord ou face de pied arrière 64 peut inclure une surface large ou semi-large plane ou légèrement courbée qui est inclinée ou dirigée approximativement vers l'aval dans la direction vers l'arrière. La figure 5 illustre un mode de réalisation qui inclut une face de pied avant 62 plane et une face de pied arrière 64 plane. La face de pied avant 62 et la face de pied arrière 64, telles qu'illustrées, peuvent avoir une largeur circonférentielle qui s'étend entre deux positions angulaires ou circonférentielles. De même, la face de pied avant 62 et la face de pied arrière 64, comme illustré, peuvent s'étendre entre une position radiale intérieure et une position radiale extérieure, qui peuvent approximativement coïncider avec la hauteur radiale des plates-formes 38 qui ne sont pas d'un seul bloc (ou, plus précisément, la hauteur radiale des jupes avant et arrière 48, 49 des plates-formes 38). Comme illustré sur les figures 5 à 9, des exemples de mode de réalisation de la présente invention peuvent inclure un assemblage de pale de rotor 32 pour un moteur à turbine. L'assemblage de pale de rotor 32 peut inclure une pale de turbine 36 qui inclut un pied 44 situé entre des moyens de fixation, qui peuvent être une queue d'aronde 40, et un profil aérodynamique 45. Le pied 44 peut avoir une partie avant et une partie arrière. La plate-forme 38 peut inclure un côté d'aspiration de plate-forme 56 et un côté de pression de plate-forme 58, qui sont des composants séparés l'un de l'autre et par rapport à la pale de turbine 36. On appréciera que sur les figures 5 à 9, le côté pression de plate-forme 58 est le côté de la plate-forme adjacent au côté de pression du profil aérodynamique correspondant, et que le côté aspiration de plate-forme 56 est le côté de la plate-forme adjacent au côté d'aspiration 56 du profil aérodynamique correspondant. Le côté pression de plate-forme 58 peut fonctionner comme le côté aspiration de plate-forme 56 pour la pale de turbine voisine 36 dans cette direction. Similairement, le côté aspiration de plate-forme 56 peut fonctionner comme le côté pression de plate-forme 58 pour la pale de turbine voisine dans l'autre direction, comme représenté sur les figures 3 et 4. Comme illustré, la plate-forme peut inclure une interface 46 entre le côté pression de plate-forme 58 et le côté aspiration de plate-forme 56. De préférence, l'interface 46 peut comprendre un interstice étroit qui résulte de la jonction des composants séparés de la plate-forme qui n'est pas d'un seul bloc. Dans certains modes de réalisation, les composants de plate-forme peuvent être configurés de telle manière que l'interface 46 soit aligné avec au moins la partie avant ou la partie arrière du pied 44. Dans d'autres modes de réalisation, l'interface 46 est alignée avec à la fois la face de pied avant 62 et la face de pied arrière 64 du pied 44. Dans certains modes de réalisation, la partie avant du pied 44 peut inclure une face de pied avant 62 et la partie arrière du pied 44 peut inclure une face de pied arrière 64. Dans certains modes de réalisation préférés, la face de pied avant 62 inclut une surface dirigée vers l'avant qui couvre une largeur circonférentielle ou angulaire qui s'étend radialement entre les moyens de fixation et le profil aérodynamique. Similairement, la face de pied arrière 64 inclut une surface dirigée vers l'arrière qui couvre une largeur angulaire qui s'étend radialement entre les moyens de fixation et le profil aérodynamique. Dans de tels cas, la position angulaire de l'interface 46 peut être configurée pour inclure une position dans la largeur angulaire de la face de pied avant 62. En outre, la position angulaire de l'interface 46 peut être configurée pour inclure une position dans la largeur angulaire de la face de pied arrière 64. Comme illustré, le côté pression de plate-forme 58 peut avoir une jupe avant 48 et une jupe arrière 49. Similairement le côté aspiration de plate-forme 56 peut avoir une jupe avant 48 et une jupe arrière 49. La jupe est habituellement configurée pour empêcher l'écoulement de gaz chauds d'entrer dans les régions radiales intérieures de l'assemblage de rotor. En outre l'interface 46 entre le côté pression de plate-forme 58 et le côté aspiration de plate-forme 56 peut inclure une interface avant 46 et une interface arrière 46. L'interface avant 46 inclut un interstice s'étendant approximativement radialement formé entre la jupe avant 48 du côté pression de plate-forme 58 et la jupe avant 48 du côté aspiration de plate-forme 56. Dans certains modes de réalisation préférés, la position angulaire de l'interface 46 peut être située dans la largeur angulaire de la face de pied avant 62. Plus préférablement, la position angulaire de l'interface avant 46 peut être approximativement au point médian angulaire de la face de pied avant 62. Le côté pression de plate-forme 58 peut inclure une jupe arrière 49, et le côté aspiration de plate-forme 56 peut inclure une jupe arrière 49. Dans de tels cas, l'interface arrière 46 peut inclure un interstice s'étendant approximativement radialement formé entre la jupe arrière 49 du côté pression de plate-forme 58 et la jupe arrière 49 du côté aspiration de plate-forme 56. Dans certains modes de réalisation préférés, la position angulaire de l'interface arrière 46 est située dans la largeur angulaire de la face de pied arrière 64. Plus préférablement, la position angulaire de l'interface arrière 46 peut être approximativement au point médian angulaire de la face de pied arrière 64. La jupe avant 48 du côté pression de plate-forme 58 et la jupe avant 48 du côté aspiration de plate-forme 56 peuvent être configurées de telle manière que l'interface avant 46 s'étend sur la hauteur radiale de la face de pied avant 62. La jupe arrière 49 du côté pression de plate-forme 58 et la jupe arrière 49 du côté aspiration de plate-forme 56 peuvent être configurées de telle manière que l'interface arrière 46 s'étend sur la hauteur radiale de la face de pied arrière 64. La face de pied avant 62 peut inclure une surface dirigée vers l'avant qui couvre une certaine largeur angulaire. La face de pied avant 62 peut s'étendre radialement entre les moyens de fixation et le profil aérodynamique. Similairement, la face de pied arrière 64 peut inclure une surface dirigée vers l'arrière qui couvre une certaine largeur angulaire. La face de pied arrière 64 peut s'étendre radialement entre les moyens de fixation et le profil aérodynamique. Comme illustré, l'alignement ou l'alignement approximatif de l'interface 46 et de la face de pied empêche les fuites à travers l'interface 46. Cela est en partie accompli en créant un chemin tortueux à travers lequel le fluide de refroidissement doit passer. Dans certains modes de réalisation, une structure d'étanchéité peut être formée sur la face de pied avant 62 et/ou la face de pied arrière 64 pour empêcher encore mieux l'écoulement de fuite à travers l'interface 46 et la cavité formée entre les jupes 48, 49 et le pied 44. Un mode de réalisation préféré inclut des nervures 66 faisant saillie axialement qui s'étendent radialement le long de la face de pied avant 62 et/ou de la face de pied arrière 64. Dans un mode de réalisation, la face de pied avant 62 peut inclure une pluralité de nervures 66. La section transversale des nervures 66, comme illustré, peut être rectangulaire, bien que d'autres formes soient aussi possibles. Les nervures 66 peuvent être sensiblement parallèles les unes aux autres. De plus, la face de pied avant 62 peut inclure au moins une nervure 66 sur chaque côté de l'interface 46. Dans un mode de réalisation préféré, chaque nervure 66 peut s'étendre sensiblement sur toute la hauteur radiale de la face de pied avant 62. On appréciera que la même configuration peut aussi être formée sur la face de pied arrière 64.

Dans un autre mode de réalisation, comme illustré sur la figure 9, au voisinage de l'interface avant 46, le côté pression de plate-forme 58 peut inclure une lèvre 67 s'étendant axialement qui fait saillie vers la face de pied avant 62. De plus, adjacente à l'interface avant 46, le côté aspiration de plate-forme 56 peut inclure une lèvre 67 s'étendant axialement qui fait saillie vers la face de pied avant 62. Comme illustré, la face de pied avant 62 peut inclure une rainure 69 s'étendant radialement dans laquelle pénètrent la lèvre 67 du côté pression de plate-forme 58 et la lèvre 67 du côté aspiration de plate-forme 56. La lèvre 67 du côté pression de plate-forme 58 et la rainure 69 sont configurées pour former un chevauchement axial. Ainsi, la lèvre 67 du côté d'aspiration de plate-forme 56 et la rainure 69 sont configurées pour comprendre un chevauchement axial. On appréciera que le chevauchement axial crée un chemin tortueux à travers lequel des fuites doivent passer. Cette configuration peut aussi être formée sur la partie arrière de la plate-forme et du pied avec des résultats similaires. Dans un autre mode de réalisation, la jupe avant 48 du côté pression de plate-forme 58 et la face de pied avant 62 peuvent présenter des nervures de blocage 66. C'est à dire que la jupe avant 48 du côté pression de plate-forme 58 peut présenter une nervure 66 qui chevauche axialement une nervure 66 formée sur la face de pied avant 62. Similairement, dans certains modes de réalisation, la jupe avant 48 du côté aspiration de plate-forme 56 et la face de pied avant 62 peuvent aussi inclure des nervures de blocage 66. Les nervures 66 peuvent s'étendre sur toute la hauteur radiale du côté pression de plate-forme 58, le côté aspiration de plate-forme 56, et/ou la face de pied avant 62. Les nervures de blocage 66 créent un passage tortueux à travers lequel les fuites doivent s'écouler, ce qui améliore les caractéristiques d'étanchéité de la configuration. La présente invention propose en outre un nouveau procédé de configuration d'un assemblage de pale de rotor ayant des plates-formes qui ne sont pas d'un seul bloc et qui limite les fuites. L'assemblage de pale de rotor peut inclure une pale de turbine et peut inclure un côté pression de plate-forme 58 et un côté aspiration de plate-forme 56. La pale de rotor peut inclure un pied 44 situé entre des moyens de fixation et un profil aérodynamique. Le pied 44 peut avoir une face de pied avant 62 et une face de pied arrière 64. La face de pied avant 62 peut inclure une surface dirigée vers l'avant qui couvre une largeur angulaire qui s'étend radialement entre les moyens de fixation et le profil aérodynamique. La face de pied arrière 64 peut inclure une surface dirigée vers l'arrière qui couvre une largeur angulaire qui s'étend radialement entre les moyens de fixation et le profil aérodynamique.

Le procédé peut inclure l'étape consistant à configurer le côté pression de plate-forme 58 et le côté aspiration de plate-forme 56 de telle manière que, lors de l'assemblage, une interface 46 est créée qui comprend un interstice étroit s'étendant radialement entre le côté pression de plate-forme 58 et le côté aspiration de plate-forme 56. Le long d'une section avant de l'interface 46, la position angulaire de l'interface 46 peut comprendre une position dans la largeur angulaire de la face de pied avant 62. Le long d'une section arrière de l'interface 46, la position angulaire de l'interface 46 peut se trouver dans la largeur angulaire de la face de pied arrière 64.

Claims

REVENDICATIONS1. Assemblage de pale de rotor pour moteur à turbine, l'assemblage de pale de rotor comprenant : une pale de turbine qui inclut un pied situé entre des moyens de fixation et un profil aérodynamique, le pied ayant une partie avant et une partie arrière ; et une plate-forme comprenant un côté pression de plate-forme et un côté aspiration de plate-forme, chaque composant étant formé indépendamment des autres et de la pale de turbine ; dans lequel : la plate-forme comprend une interface entre le côté pression de plate-forme et le côté aspiration de plate-forme ; et la plate-forme est configurée de telle manière que l'interface soit aligné avec au moins la partie avant ou la partie arrière du pied.
2. Assemblage de pale de rotor selon la revendication 1, dans lequel : la partie avant du pied comprend une face de pied avant ; la partie arrière du pied comprend une face de pied arrière ; et l'interface soit aligné avec à la fois la face de pied avant et la face de pied arrière.
3. Assemblage de pale de rotor selon la revendication 2, dans lequel : la face de pied avant inclut une surface dirigée vers l'avant qui couvre une largeur angulaire, la surface dirigée vers l'avant de la face de pied avant s'étendant radialement entre les moyens de fixation et le profil aérodynamique ; la face de pied arrière inclut une surface dirigée vers l'arrière qui couvre une largeur angulaire, la surface dirigée vers l'arrière de la face de pied arrière s'étendant radialement entre les moyens de fixation et le profil aérodynamique ; la position angulaire de l'interface est située dans la largeur angulaire de la face de pied avant ; la position angulaire de l'interface est située dans la largeur angulaire de la face de pied arrière.
4. Assemblage de pale de rotor selon la revendication 2, dans lequel : le côté pression de plate-forme comprend une jupe avant ; le côté aspiration de plate-forme comprend une jupe arrière ; l'interface inclut une interface avant, l'interface avant comprenant un interstice s'étendant approximativement radialement, formé entre la jupe avant du côté pression de plate-forme et la jupe arrière du côté aspiration de plate-forme ; la face de pied avant couvre une largeur angulaire ; et la position angulaire de l'interface avant est située dans la largeur angulaire de la face de pied avant.
5. Assemblage de pale de rotor selon la revendication 4, dans lequel : le côté de pression de plate-forme comprend une jupe arrière ; le côté d'aspiration de plate-forme comprend une jupe arrière ; l'interface inclut une interface arrière, l'interface arrière comprenant un interstice s'étendant approximativement radialement, formé entre la jupe arrière du côté pression de plate-forme et la jupe arrière du côté aspiration de plate-forme ; la face de pied arrière couvre une largeur angulaire ; et la position angulaire de l'interface arrière est située dans la largeur angulaire de la face de pied arrière.
6. Assemblage de pale de rotor selon la revendication 4, dans lequel la position angulaire de l'interface est approximativement au point médian angulaire de la face de pied avant.
7. Assemblage de pale de rotor selon la revendication 5, dans lequel : la face de pied avant inclut une surface dirigée vers l'avant qui couvre une largeur angulaire, la surface dirigée vers l'avant de la face de pied avant s'étendant radialement entre les moyens de fixation et le profil aérodynamique ; et la face de pied arrière inclut une surface dirigée vers l'arrière qui couvre une largeur angulaire, la surface dirigée vers l'arrière de la face de pied arrière s'étendant radialement entre les moyens de fixation et le profil aérodynamique.
8. Assemblage de pale de rotor selon la revendication 7, dans lequel : la jupe avant du côté pression de plate-forme et la jupe avant du côté aspiration de plate-forme sont configurées de telle manière que l'interface s'étend sur la hauteur radiale de la face de pied avant ; et la jupe arrière du côté pression de plate-forme et la jupe arrière du côté aspiration de plate-forme sont configurées de telle manière que l'interface arrière s'étend sur la hauteur radiale de la face de pied arrière.
9. Assemblage de pale de rotor selon la revendication 2, dans lequel : le côté pression de plate-forme comprend une jupe arrière ; le côté aspiration de plate-forme comprend une jupe arrière ; l'interface inclut une interface arrière, l'interface arrière comprenant un interstice s'étendant approximativement radialement, formé entre la jupe arrière du côté pression de plate-forme et la jupe arrière du côté aspiration de plate-forme ; le pied arrière couvre une largeur angulaire ; et la position angulaire de l'interface arrière est située dans la largeur angulaire de la face de pied arrière.
10. Assemblage de pale de rotor selon la revendication 9, dans lequel la position angulaire de l'interface arrière est approximativement au point médian angulaire de la face de pied arrière.
11. Assemblage de pale de rotor selon la revendication 1, dans lequel : le côté pression de plate-forme et le côté aspiration de plate- forme sont configurés pour former une ouverture qui, lors de l'assemblage, entoure le profil aérodynamique près de sa base ; les moyens de fixation comprennent une queue d'aronde ; et l'interface est sensiblement alignée avec un bord avant du profil aérodynamique et un bord arrière du profil aérodynamique.
12. Assemblage de pale de rotor selon la revendication 2, comprenant en outre des nervures faisant saillie axialement qui s'étendent radialement le long d'au moins la face de pied avant ou la face de pied arrière et sont configurées pour empêcher un flux de fuites pénétrant à travers l'interface et s'écoulant entre la face de pied et la plate-forme.
13. Assemblage de pale de rotor selon la revendication 12, dans lequel : la face de pied avant comporte une pluralité de nervures sensiblement parallèles ; la face de pied avant comprend au moins une nervure sur chaque côté de l'interface ; et chaque nervure s'étend sensiblement sur toute la hauteur radiale de la face de pied avant.
14. Assemblage de pale de rotor selon la revendication 7, dans lequel : la jupe avant du côté pression de plate-forme et la jupe avant du côté aspiration de plate-forme sont configurées de telle manière que l'interface avant s'étend sur la hauteur radiale de la face de pied avant ; au voisinage de l'interface avant, le côté pression de plate-forme comprend une lèvre s'étendant axialement qui fait saillie vers la face de pied avant ; au voisinage de l'interface avant, le côté aspiration de plate- forme comprend une lèvre s'étendant axialement qui fait saillie vers la face de pied avant ; et la face de pied avant comprend une rainure s'étendant radialement dans laquelle pénètrent la lèvre du côté pression de plate-forme et la lèvre du côté aspiration de plate-forme s'étendent.
15. Assemblage de pale de rotor selon la revendication 14, dans lequel la lèvre du côté pression de plate-forme et la lèvre du côté aspiration de plate-forme sont configurées pour former un chevauchement axial ; et dans lequel la lèvre du côté aspiration de plate-forme et la rainure sont configurées pour former un chevauchement axial.
16. Assemblage de pale de rotor selon la revendication 7, dans lequel : la jupe avant du côté pression de plate-forme et la jupe avant du côté aspiration de plate-forme sont configurées de telle manière que l'interface avant s'étend sur la hauteur radiale de la face de pied avant ; la jupe avant du côté pression de plate-forme et la face de pied avant comprennent des nervures de blocage ; la jupe avant du côté aspiration de plate-forme et la face de pied avant comprennent des nervures de blocage ; au moins une nervure sur la jupe avant du côté pression de plate-forme s'étend sensiblement sur toute la hauteur radiale du côté pression de plate-forme ; au moins une nervure sur la jupe avant du côté aspiration de plate-forme s'étend sensiblement sur toute la hauteur radiale du côté aspiration de plate-forme ; au moins une nervure sur la face de pied avant s'étend sensiblement sur toute la hauteur radiale de la face de pied avant ; et le blocage résulte d'au moins un chevauchement axial.
17. Assemblage de pale de rotor selon la revendication 2, comprenant en outre une pluralité de pales de turbine ; une pluralité de côtés d'aspiration de plate-forme ; et une pluralité de côtés de pression de plate-forme ; chacun des côtés d'aspiration de plate-forme et des côtés de pression de plate-forme étant de configuration similaire et disposé de manière circonférentielle pour définir une pluralité d'ouvertures configurées pour entourer les profils aérodynamiques des pales de turbine ; et comprenant en outre une roue de rotor avec une pluralité de moyens de fixation de roue de rotor espacés circonférentiellement configurés pour recevoir les moyens de fixation de pale de turbine de chacune des pales de turbine dans des positions angulaires prédéterminées autour de la roue de rotor.
18. Assemblage de pale de rotor pour un moteur à turbine, l'assemblage de pale de rotor comprenant : une pale de turbine qui inclut un pied situé entre des moyens de fixation et un profil aérodynamique, le pied ayant une face de pied avant et une face de pied arrière ; la face de pied avant incluant une surface dirigée vers l'avant qui couvre une largeur angulaire, la surface dirigée vers l'avant s'étendant radialement entre les moyens de fixation et le profil aérodynamique, et la face de pied arrière incluant une surface dirigée vers l'arrière qui couvre une largeur angulaire, la surface dirigée vers l'arrière s'étendant radialement entre les moyens de fixation et le profil aérodynamique; et une plate-forme comprenant un côté pression de plate-forme et un côté aspiration de plate-forme, chaque composant étant formé indépendamment des autres et de la pale de turbine ; dans lequel : la plate-forme comprend une interface entre le côté pression de plate-forme et le côté aspiration de plate-forme ; le long d'une section avant de l'interface, la position angulaire de l'interface est située dans la largeur angulaire de la face de pied avant ; et le long d'une section arrière de l'interface, la position angulaire de l'interface est située dans la largeur angulaire de la face de pied arrière.
19. Assemblage de pale de rotor selon la revendication 18, dans lequel : le côté pression de plate-forme comprend une jupe avant et une jupe arrière ; le côté aspiration de plate-forme comprend une jupe avant et une jupe arrière ; la section avant de l'interface comprend un interstice s'étendant approximativement radialement, formé entre la jupe avant du côté pression de plate-forme et la jupe avant du côté aspiration de plate-forme ; la face de pied avant couvre une largeur angulaire ; la position angulaire de l'interface avant est approximativement au point médian angulaire de la face de pied avant ; la section arrière de l'interface comprend un interstice s'étendant approximativement radialement, formé entre la jupe arrière du côté pression de plate-forme et la jupe arrière du côté aspiration de plate-forme ; la face de pied arrière couvre une largeur angulaire ; et la position angulaire de l'interface arrière est approximativement au point médian angulaire de la face de pied arrière. Procédé de configuration d'un assemblage de pale de rotor permettant de limiter les fuites, l'assemblage de pale de rotor incluant une pale de turbine et des plates-formes qui ne sont pas 20 d'un seul bloc, incluant un côté pression de plate-forme et un côté aspiration de plate-forme, dans lequel l'assemblage de pale de rotor inclut un pied situé entre des moyens de fixation et un profil aérodynamique, le pied ayant une face de pied avant et une face de pied arrière ; la face de pied avant incluant une surface dirigée vers l'avant qui couvre une largeur angulaire, la surface dirigée vers l'avant s'étendant radialement entre les moyens de fixation et le profil aérodynamique, et la surface dirigée vers l'arrière incluant une surface dirigée vers l'arrière qui couvre une largeur angulaire, la face de pied arrière s'étendant radialement entre les moyens de fixation et le profil aérodynamique ; le procédé incluant les étapes consistant à : configurer le côté pression de plate-forme et le côté aspiration de plate-forme de telle manière que, lors de l'assemblage, une interface est créée qui comprend un interstice étroit s'étendant radialement entre le côté pression de plate-forme et un côté aspiration de plate-forme ; dans lequel le long d'une section avant de l'interface, la position angulaire de l'interface est située dans la largeur angulaire de la face de pied avant ; et dans lequel le long d'une section arrière de l'interface, la position angulaire de l'interface est située dans la largeur angulaire de la face de pied arrière. 21. Procédé selon la revendication 20, dans lequel la position angulaire de l'interface arrière est approximativement au point médian angulaire de la face de pied arrière ; et dans lequel la position angulaire de l'interface avant est approximativement au point médian angulaire de la face de pied avant.