FR2972759A1

FR2972759A1 - Wheel for rotor of low pressure turbine in e.g. turbojet of airplane, has annular part defining radial plane to axially support blades and align blades with disk, and tightly maintained against downstream faces of teeth by downstream plate

Info

Publication number: FR2972759A1
Application number: FR1152122A
Authority: FR
Inventors: Stephane Pierre Guillaume Blanchard; Goff Stevan Le; Thierry Lequitte
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2011-03-15
Filing date: 2011-03-15
Publication date: 2012-09-21
Anticipated expiration: 2031-03-15
Also published as: FR2972759B1

Abstract

The wheel has a disk (12) for carrying blades (14) whose feet are engaged in axial grooves in the periphery of the disk. The grooves are separated from each other by teeth of the disk. An axial retaining unit includes an annular part (72) radially arranged downstream from the blades. The annular part defines a radial plane (P) for axially supporting the blades and axially aligning the blades with the disk. The annular part is tightly maintained against radial downstream faces of the teeth by an annular downstream plate (74) secured to the disk.

Description

Système d'étanchéité et de retenue axiale des aubes pour une roue de turbine de turbomachine Axial sealing and retaining system for a turbine engine turbine wheel

La présente invention concerne une roue de turbine pour une turbomachine, cette roue comprenant un disque portant des aubes dont les pieds sont engagés dans des rainures de la périphérie du disque. Typiquement, chaque aube d'une roue de turbine comprend une pale reliée par une plate-forme à un pied. Les rainures du disque sont régulièrement réparties autour de l'axe du disque et définissent entre elles des dents. En position de montage, les plates-formes des aubes sont disposées circonférentiellement les unes à côté des autres et entourent les dents du disque. Les bords longitudinaux des plates-formes des aubes sont séparés les uns des autres en direction circonférentielle par de faibles jeux. Il est connu de monter entre les plates-formes des aubes des organes d'étanchéité qui, en fonctionnement, sont sollicités radialement vers l'extérieur par les forces centrifuges et viennent en appui radial sur des faces internes des plates-formes pour limiter les fuites de gaz entre les bords longitudinaux des plates-formes. Ces organes peuvent également assurer un amortissement des vibrations auxquelles les aubes sont soumises en fonctionnement. Dans la technique actuelle, ces organes d'étanchéité, appelés parfois « bonbons », sont engagés dans des cavités latérales des plates-formes des aubes, qui sont formées de chaque côté des plates-formes et qui débouchent en direction circonférentielle. Chaque organe d'étanchéité comprend une partie d'extrémité circonférentielle engagée dans la cavité latérale de la plate-forme d'une aube et une partie d'extrémité circonférentielle opposée engagée dans la cavité latérale de la plate-forme d'une aube adjacente. The present invention relates to a turbine wheel for a turbomachine, this wheel comprising a disc carrying blades whose feet are engaged in grooves of the periphery of the disc. Typically, each blade of a turbine wheel comprises a blade connected by a platform to a foot. The grooves of the disc are regularly distributed around the axis of the disc and define between them teeth. In the mounting position, the blade platforms are circumferentially arranged next to one another and surround the teeth of the disk. The longitudinal edges of the platforms of the blades are separated from each other in the circumferential direction by small clearances. It is known to mount between the platforms of the blades sealing members which, in operation, are biased radially outwards by the centrifugal forces and come to bear radially on internal faces of the platforms to limit leakage. of gas between the longitudinal edges of the platforms. These bodies can also provide vibration damping to which the blades are subjected in operation. In the present art, these sealing members, sometimes called "candies", are engaged in lateral cavities of the blade platforms, which are formed on each side of the platforms and which open in the circumferential direction. Each sealing member comprises a circumferential end portion engaged in the side cavity of the platform of a blade and an opposite circumferential end portion engaged in the side cavity of the platform of an adjacent blade.

Un flasque annulaire est en général monté à l'amont du disque et comprend une partie périphérique externe portant un jonc annulaire en appui axial sur les faces amont des pieds d'aubes et des dents du disque, pour retenir axialement vers l'amont les aubes sur le disque. Le jonc est fendu et engagé dans une gorge annulaire située radialement à l'intérieur des plates-formes des aubes de façon à retenir axialement les aubes vers l'amont sur le disque. Des jeux axiaux (de l'ordre de 0,1 mm) peuvent être constatés entre le jonc et les plates-formes des aubes. En fonctionnement, de l'air de refroidissement est prélevé en amont de la turbine et circule d'amont en aval dans un espace annulaire délimité par le disque et le flasque amont, puis s'écoule axialement dans des passages longitudinaux s'étendant entre les pieds d'aubes et les fonds des rainures du disque, pour assurer une ventilation des dents du disque. On a constaté que des gaz chauds provenant de la veine de la turbine peuvent passer radialement de l'extérieur vers l'intérieur entre les plates-formes des disques, en dehors des zones d'appui des organes d'étanchéité précités sur les plates-formes. Ces gaz chauds circulent axialement entre les organes d'étanchéité et les sommets des dents du disque et peuvent entraîner une diminution sensible des performances de la turbine. Il existe donc un réel besoin d'un système d'étanchéité efficace pour une roue de turbine, qui permette d'accroître les performances de la turbine et donc de la turbomachine. L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, efficace et économique à ce besoin, grâce à des moyens de retenue axiale des aubes sur le disque qui participent à l'étanchéité axiale entre les organes d'étanchéité et les sommets des dents du disque. Elle propose à cet effet une roue de turbine pour une turbomachine, comprenant un disque portant des aubes dont les pieds sont engagés dans des rainures sensiblement axiales de la périphérie du disque, qui sont séparées les unes des autres par des dents, et des moyens de retenue axiale des aubes sur le disque, caractérisée en ce que ces moyens de retenue comprennent une pièce annulaire sensiblement radiale montée en aval des aubes, cette pièce définissant un plan radial d'appui axial des aubes et d'alignement axial des aubes avec le disque et étant maintenue serrée contre des faces radiales aval des dents du disque par un flasque annulaire aval solidaire du disque. An annular flange is generally mounted upstream of the disk and comprises an outer peripheral portion carrying an annular ring bearing axially on the upstream faces of the blade roots and the teeth of the disk, for axially retaining the blades upstream. on the disc. The ring is split and engaged in an annular groove located radially inside the platforms of the blades so as to axially retain the blades upstream on the disk. Axial clearances (of the order of 0.1 mm) can be observed between the rod and the platforms of the blades. In operation, cooling air is taken upstream of the turbine and flows from upstream to downstream in an annular space delimited by the disk and the upstream flange, and then flows axially in longitudinal passages extending between them. feet of blades and the bottoms of the grooves of the disc, to ensure a ventilation of the teeth of the disc. It has been found that hot gases from the turbine duct can pass radially from the outside to the inside between the platforms of the disks, outside the bearing zones of the aforementioned sealing members on the platforms. forms. These hot gases flow axially between the sealing members and the tops of the teeth of the disc and can cause a significant decrease in the performance of the turbine. There is therefore a real need for an effective sealing system for a turbine wheel, which allows to increase the performance of the turbine and therefore of the turbomachine. The object of the invention is in particular to provide a simple, effective and economical solution to this need, thanks to means for axially retaining the vanes on the disk which participate in the axial sealing between the sealing members and the vertices of the blades. teeth of the disc. It proposes for this purpose a turbine wheel for a turbomachine, comprising a disc carrying blades whose feet are engaged in substantially axial grooves of the periphery of the disc, which are separated from each other by teeth, and means of axial retention of the blades on the disc, characterized in that these retaining means comprise a substantially radial annular piece mounted downstream of the blades, this part defining a radial plane of axial support of the blades and axial alignment of the blades with the disk and being held tight against downstream radial faces of the teeth of the disc by an annular flange downstream integral with the disc.

La pièce annulaire selon l'invention forme à la fois des moyens de retenue axiale vers l'aval des aubes sur le disque, des moyens de positionnement et d'alignement axial des aubes sur le disque, et des moyens d'étanchéité limitant ou empêchant le passage axial de gaz chauds sur les sommets des dents du disque. En effet, la pièce annulaire selon l'invention, en appui axial sur les dents du disque et sur les pieds d'aube, obture les extrémités aval des passages longitudinaux s'étendant entre les sommets des dents du disque d'une part et les organes d'étanchéité ou les plates-formes des aubes d'autre part, empêchant ainsi la pénétration de gaz chauds issus de la veine dans ces passages par leurs extrémités amont. L'invention permet ainsi de limiter l'échauffement des dents du disque en fonctionnement et d'augmenter la durée de vie du disque et aussi d'augmenter les performances de la turbine en limitant les pertes de gaz utiles en fonctionnement. La pièce selon l'invention est de préférence monobloc (non sectorisée) et non fendue (c'est-à-dire qu'elle s'étend sans discontinuité ni chevauchement sur 360°). Elle peut être réalisée en tôle. Le flasque aval peut comprendre une bride annulaire de fixation à une bride annulaire aval du disque, et une paroi amont sensiblement cylindrique qui est en appui axial par son extrémité amont sur une face aval de la pièce annulaire. Avantageusement, la pièce annulaire comprend à sa périphérie interne un rebord annulaire cylindrique de centrage, ce rebord étant orienté vers l'aval et coopérant avec l'extrémité amont du flasque pour assurer le centrage de la pièce sur l'axe longitudinal de la roue. The annular part according to the invention forms both axial retaining means downstream of the blades on the disc, means for positioning and axial alignment of the blades on the disc, and sealing means limiting or preventing the axial passage of hot gases on the tops of the teeth of the disc. Indeed, the annular piece according to the invention, in axial support on the teeth of the disc and on the blade roots, closes the downstream ends of the longitudinal passages extending between the tops of the teeth of the disc on the one hand and the sealing members or platforms of the blades on the other hand, thus preventing the penetration of hot gases from the vein in these passages by their upstream ends. The invention thus makes it possible to limit the heating of the disc teeth during operation and to increase the life of the disc and also to increase the performance of the turbine by limiting the losses of useful gas during operation. The part according to the invention is preferably monobloc (non-sectored) and not split (that is to say, it extends without discontinuity or overlap over 360 °). It can be made of sheet metal. The downstream flange may comprise an annular flange for attachment to an annular flange downstream of the disc, and a substantially cylindrical upstream wall which is axially supported by its upstream end on a downstream face of the annular piece. Advantageously, the annular piece comprises at its inner periphery a cylindrical centering annular flange, this flange being oriented downstream and cooperating with the upstream end of the flange to ensure the centering of the workpiece on the longitudinal axis of the wheel.

Le rebord cylindrique de la pièce a de préférence un diamètre interne supérieur à celui d'une circonférence passant par les fonds des rainures du disque. Les passages axiaux précités entre les pieds des aubes et les fonds des rainures du disque ne sont donc pas obturés, ce qui autorise la circulation axiale de l'air de ventilation des dents du disque, comme indiqué dans ce qui précède. The cylindrical rim of the workpiece preferably has an internal diameter greater than that of a circumference passing through the bottoms of the grooves of the disc. The aforementioned axial passages between the blade roots and the bottoms of the grooves of the disc are therefore not closed, which allows the axial circulation of the ventilation air of the teeth of the disc, as indicated in the foregoing.

Les moyens de retenue des aubes sur le disque peuvent en outre comprendre un flasque annulaire amont solidaire du disque, ce flasque étant en appui axial directement ou par l'intermédiaire d'un jonc annulaire sur des faces radiales amont des dents du disque. Le flasque amont a de préférence une capacité de déformation élastique par compression axiale, qui est supérieure à celle du flasque aval. Ceci permet de maintenir l'alignement axial précité des aubes sur le disque, qui est assuré par le flasque aval. Le flasque amont est plus déformable élastiquement en direction axiale de façon à absorber d'éventuels jeux axiaux entre les pieds d'aubes et les dents du disque et d'éventuelles dilatations thermiques différentielles entre les aubes et le disque en fonctionnement. Selon une autre caractéristique de l'invention, les plates-formes des aubes comportent des cavités latérales débouchant en direction circonférentielle et dans lesquelles sont montés des organes d'étanchéité et d'amortissement des vibrations. Chaque cavité est définie par deux parois longitudinales de la plate-forme, respectivement interne et externe, reliées à leurs extrémités amont par une paroi radiale amont de la plate-forme, et éventuellement à leurs extrémités aval par une paroi radiale aval de la plate-forme. Lorsque les cavités latérales des plates-formes sont fermées à leurs extrémités aval par des parois radiales, elles débouchent uniquement en direction circonférentielle. Si, au contraire, ces cavités latérales sont ouvertes à leurs extrémités aval, elles débouchent à la fois en direction circonférentielle et en direction axiale vers l'aval. La pièce annulaire forme des moyens d'appui axial des organes d'étanchéité ou desdites parois radiales aval des plates-formes selon que les cavités latérales sont fermées ou non à leurs extrémités aval, comme indiqué dans ce qui précède. L'ouverture des extrémités aval de ces cavités latérales facilite le montage (par l'aval) des organes d'étanchéité dans ces cavités, ainsi que le montage des aubes sur le disque. De plus, l'appui axial des organes d'étanchéité sur la pièce annulaire limite voire empêche le passage radial de gaz chauds entre les organes d'étanchéité et la pièce annulaire en fonctionnement. La pièce annulaire peut comprendre à sa périphérie externe un rebord annulaire orienté vers l'aval, ce rebord ayant un diamètre externe sensiblement égal à celui d'une circonférence passant par les extrémités radialement externes des organes d'étanchéité en fonctionnement. Ceci permet d'assurer un guidage optimal des gaz chauds circulant entre les bords longitudinaux des plates-formes des aubes, en évitant qu'ils s'échappent de la veine de turbine. Le rebord de la périphérie externe de la pièce peut se prolonger vers l'aval au-delà des extrémités aval des plates-formes des aubes et former ainsi un becquet aval. Ceci permet de simplifier la fabrication des plates-formes des aubes en supprimant leurs becquets aval individuels. Ces becquets individuels des plates-formes sont remplacés par un becquet unique et non sectorisé, ce qui améliore l'étanchéité radiale en aval de la roue. Chaque cavité latérale peut comprendre une nervure qui s'étend parallèlement à la paroi longitudinale interne de la plate-forme, sur la paroi radiale amont de la plate-forme et le fond de la cavité, et qui est séparée par de faibles jeux de l'organe d'étanchéité, ce qui crée des rétrécissements limitant le passage radial de gaz entre les plates-formes et les organes d'étanchéité. Cette nervure est de préférence usinable. Selon une autre caractéristique de l'invention, des lamelles d'étanchéité en tôle sont montées entre les aubes et sont chacune intercalées radialement entre un organe d'étanchéité et une dent du disque, ces lamelles ayant une forme allongée en direction longitudinale et s'étendant sensiblement sur au moins toute la dimension axiale des dents du disque. Ces lamelles d'étanchéité recouvrent les dents du disque et les protègent des gaz chauds issus de la veine de turbine et susceptibles de passer radialement entre les plates-formes des aubes. Les lamelles et les organes d'étanchéité sont en fonctionnement sollicités radialement vers l'extérieur et prennent appui sur des faces internes des plates-formes assurant ainsi une bonne étanchéité en direction radiale entre les plates-formes. Chaque lamelle d'étanchéité s'étend sur au moins toute la dimension axiale d'une dent du disque, et avantageusement sur toute la dimension circonférentielle de cette dent. Elles ne perturbent pas la circulation de l'air de ventilation destiné à passer entre les pieds d'aubes et les fonds des rainures du disque. La roue selon l'invention comprend un nombre de lamelles 15 d'étanchéité égal au nombre de ses dents, qui est égal au nombre de ses rainures et donc des aubes. Chaque lamelle peut comprendre à son extrémité amont ou aval un rebord radial interne, qui est en appui axial sur une face radiale correspondante de la dent du disque. Ce rebord permet de limiter les fuites 20 de gaz chauds sur l'extrémité axiale de la dent du disque. Le rebord radial interne de chaque lamelle est de préférence logé dans une gorge annulaire formée à la périphérie du disque, et débouchant par exemple vers l'extérieur et axialement vers l'amont ou vers l'aval. Les lamelles peuvent avoir une dimension axiale supérieure à celle 25 de la périphérie du disque, leurs extrémités amont étant alors situées en amont de la périphérie du disque. Ceci permet d'empêcher le passage radial de gaz chauds entre les bords longitudinaux des plates-formes, en amont des dents du disque. Les lamelles sont avantageusement portées par les aubes et sont 30 engagées dans des fentes longitudinales qui sont formées dans les parois longitudinales internes des plates-formes et qui débouchent sur les bords longitudinaux de ces parois, chaque lamelle ayant une partie d'extrémité circonférentielle engagée dans la fente d'une plate-forme d'une aube et une partie d'extrémité circonférentielle opposée engagée dans la fente d'une plate-forme d'une aube adjacente. The retaining means of the blades on the disc may further comprise an upstream annular flange integral with the disc, this flange being in axial bearing directly or via an annular ring on upstream radial faces of the teeth of the disc. The upstream flange preferably has a capacity of elastic deformation by axial compression, which is greater than that of the downstream flange. This makes it possible to maintain the aforementioned axial alignment of the blades on the disk, which is ensured by the downstream flange. The upstream flange is more elastically deformable in the axial direction so as to absorb any axial clearances between the blade roots and the disc teeth and possible differential thermal expansion between the blades and the disc in operation. According to another characteristic of the invention, the platforms of the blades comprise lateral cavities opening in the circumferential direction and in which are mounted sealing members and vibration damping. Each cavity is defined by two longitudinal walls of the platform, respectively internal and external, connected at their upstream ends by an upstream radial wall of the platform, and possibly at their downstream ends by a downstream radial wall of the platform. form. When the lateral cavities of the platforms are closed at their downstream ends by radial walls, they open only in the circumferential direction. If, on the contrary, these lateral cavities are open at their downstream ends, they open both in the circumferential direction and in the axial direction downstream. The annular piece forms axial bearing means of the sealing members or said downstream radial walls of the platforms according to whether the lateral cavities are closed or not at their downstream ends, as indicated in the foregoing. The opening of the downstream ends of these lateral cavities facilitates the mounting (downstream) of the sealing members in these cavities, as well as the mounting of the blades on the disc. In addition, the axial support of the sealing members on the annular piece limits or even prevents the radial passage of hot gases between the sealing members and the annular part in operation. The annular piece may comprise at its outer periphery an annular flange oriented downstream, this flange having an outer diameter substantially equal to that of a circumference passing through the radially outer ends of the sealing members in operation. This ensures optimal guidance of the hot gases flowing between the longitudinal edges of the platforms of the blades, preventing them from escaping from the turbine duct. The rim of the outer periphery of the part may extend downstream beyond the downstream ends of the blade platforms and thus form a downstream spoiler. This makes it possible to simplify the manufacture of the platforms of the blades by removing their individual downstream spoilers. These individual spoilers of the platforms are replaced by a single spoiler and not sectored, which improves the radial seal downstream of the wheel. Each lateral cavity may comprise a rib which extends parallel to the inner longitudinal wall of the platform, on the upstream radial wall of the platform and the bottom of the cavity, and which is separated by small gaps in the wall. sealing member, which creates narrowing limiting the radial passage of gas between the platforms and the sealing members. This rib is preferably machinable. According to another characteristic of the invention, sheet metal sealing lamellae are mounted between the blades and are each interposed radially between a sealing member and a disc tooth, these lamellae having an elongated shape in the longitudinal direction and extending substantially over at least the entire axial dimension of the teeth of the disc. These sealing strips cover the teeth of the disc and protect them from hot gases from the turbine duct and likely to pass radially between the platforms of the blades. The lamellae and the sealing members are in operation radially outwardly biased and bear on internal faces of the platforms thus ensuring a good seal in the radial direction between the platforms. Each sealing strip extends over at least the entire axial dimension of a disk tooth, and advantageously over the entire circumferential dimension of this tooth. They do not disturb the circulation of the ventilation air intended to pass between the blade roots and the bottoms of the grooves of the disk. The wheel according to the invention comprises a number of sealing blades equal to the number of its teeth, which is equal to the number of its grooves and therefore the blades. Each lamella may comprise at its upstream or downstream end an internal radial flange, which bears axially on a corresponding radial face of the tooth of the disc. This rim makes it possible to limit hot gas leaks on the axial end of the tooth of the disc. The inner radial flange of each lamella is preferably housed in an annular groove formed at the periphery of the disk, and opening for example outwardly and axially upstream or downstream. The lamellae may have an axial dimension greater than that of the periphery of the disk, their upstream ends then being located upstream of the periphery of the disk. This makes it possible to prevent the radial passage of hot gases between the longitudinal edges of the platforms, upstream of the teeth of the disc. The lamellae are advantageously carried by the vanes and are engaged in longitudinal slots which are formed in the inner longitudinal walls of the platforms and which open on the longitudinal edges of these walls, each lamella having a circumferential end portion engaged in the slot of a platform of a blade and an opposite circumferential end portion engaged in the slot of a platform of an adjacent blade.

Les fentes longitudinales peuvent s'étendre vers l'amont jusqu'à des becquets amont des plates-formes. Ces becquets peuvent alors être surépaissis pour autoriser la formation de ces fentes. La présente invention concerne également une turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une roue de turbine telle que décrite ci-dessus. L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une demi-vue schématique partielle en coupe axiale d'une turbine basse-pression de turbomachine ; - la figure 2 est une demi-vue schématique partielle en coupe axiale et à plus grande échelle d'une partie de la turbine de la figure 1 et illustre une roue de turbine selon la technique antérieure ; - la figure 3 est une demi-vue schématique partielle en coupe axiale d'une roue de turbine selon l'invention ; - la figure 4 est une vue schématique partielle en coupe selon la ligne IV-IV de la figure 3 ; - la figure 5 est une vue schématique partielle en perspective de la roue de turbine de la figure 3 ; - les figures 6 à 8 sont des vues similaires à la figure 3 et illustrent des variantes de réalisation de la roue de turbine selon l'invention ; et - la figure 9 est une demi-vue schématique partielle en coupe axiale d'une variante de réalisation d'une roue de turbine selon l'invention. The longitudinal slots may extend upstream to spoilers upstream platforms. These spoilers can then be over-thickened to allow the formation of these slots. The present invention also relates to a turbomachine, such as an airplane turbojet or turboprop, characterized in that it comprises at least one turbine wheel as described above. The invention will be better understood and other details, characteristics and advantages of the present invention will appear more clearly on reading the following description given by way of non-limiting example and with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. 1 is a partial schematic half-view in axial section of a low-pressure turbomachine turbine; - Figure 2 is a partial schematic half-view in axial section and on a larger scale of a portion of the turbine of Figure 1 and illustrates a turbine wheel according to the prior art; FIG. 3 is a partial schematic half-view in axial section of a turbine wheel according to the invention; - Figure 4 is a partial schematic sectional view along the line IV-IV of Figure 3; - Figure 5 is a partial schematic perspective view of the turbine wheel of Figure 3; - Figures 6 to 8 are views similar to Figure 3 and illustrate alternative embodiments of the turbine wheel according to the invention; and FIG. 9 is a partial schematic half-view in axial section of an alternative embodiment of a turbine wheel according to the invention.

On se réfère d'abord à la figure 1 qui est une demi-vue schématique en coupe d'une turbine basse-pression de turbomachine, selon un plan passant par l'axe de rotation du rotor de la turbine. Le rotor de la turbine basse-pression comprend quatre roues 10 assemblées axialement les unes aux autres par des brides annulaires et comportant chacune un disque 12 portant des aubes 14 individuelles. Ces aubes comprennent chacune une pale reliée par une plate-forme à un pied qui est par exemple en queue d'aronde ou analogue, et qui est engagé dans une rainure longitudinale formée à la périphérie externe d'un disque 12. Les rainures de logement des pieds d'aubes définissent entre elles des dents qui sont entourées par les plates-formes des aubes. Le rotor est relié à l'arbre de turbine par l'intermédiaire d'un cône d'entraînement 16. Entre les roues 10 se trouvent des rangées annulaires d'aubes fixes 18 qui sont montées par des moyens appropriés à leurs extrémités radialement externes sur un carter 19 de la turbine basse-pression. Les aubes fixes 18 de chaque rangée sont réunies entre elles à leurs extrémités radialement internes par des secteurs annulaires 20 placés circonférentiellement bout à bout. Des becquets ou rebords circonférentiels 22 amont et aval sont formés en saillie axiale sur les secteurs annulaires 20, et constituent des chicanes avec d'autres becquets ou rebords circonférentiels 24 amont et aval des plates-formes des aubes 14, pour limiter le passage des gaz de combustion, provenant de la chambre de combustion en amont de la turbine, radialement de l'extérieur vers l'intérieur. Referring first to Figure 1 which is a schematic half-sectional view of a low-pressure turbomachine turbine, in a plane passing through the axis of rotation of the rotor of the turbine. The rotor of the low-pressure turbine comprises four wheels 10 assembled axially to each other by annular flanges and each having a disc 12 carrying individual blades 14. These blades each comprise a blade connected by a platform to a foot which is for example a dovetail or the like, and which is engaged in a longitudinal groove formed at the outer periphery of a disk 12. Housing grooves blade roots define between them teeth which are surrounded by the platforms of the blades. The rotor is connected to the turbine shaft via a drive cone 16. Between the wheels 10 are annular rows of stationary blades 18 which are mounted by appropriate means at their radially outer ends on a casing 19 of the low-pressure turbine. The fixed vanes 18 of each row are joined together at their radially inner ends by annular sectors 20 placed circumferentially end to end. Upstream and downstream circumferential spoilers or flanges 22 are formed in axial projection on the annular sectors 20, and constitute baffles with other spoilers or circumferential flanges 24 upstream and downstream of the platforms of the blades 14, to limit the passage of the gases. combustion, from the combustion chamber upstream of the turbine, radially from the outside to the inside.

Comme cela est mieux visible en figure 2, les aubes 14 sont retenues axialement sur le disque 12 par l'intermédiaire d'un jonc annulaire 26 qui est monté en amont du disque et est appliqué axialement sur des faces amont des pieds d'aubes 28 et des dents 30 du disque par un flasque annulaire 32 solidaire du disque. As can be seen more clearly in FIG. 2, the vanes 14 are retained axially on the disk 12 via an annular rod 26 which is mounted upstream of the disk and is applied axially on upstream faces of the blade roots 28. and teeth 30 of the disc by an annular flange 32 secured to the disc.

Le flasque 32 s'étend autour d'une bride amont 34 du disque 12 et définit avec celle-ci un espace annulaire de circulation d'air de ventilation des dents 30 du disque (flèche 36). Cet air est destiné à pénétrer dans des passages longitudinaux 38 s'étendant entre les pieds d'aubes 28 et les fonds des rainures du disque. Cependant, dans la technique actuelle, les dents 30 sont exposées à des gaz chauds provenant de la veine de turbine et passant radialement entre les plates-formes 42 des aubes. Il est connu de monter des organes d'étanchéité 40 appelés « bonbons » entre les aubes 14, dans des cavités latérales en regard des plates-formes 42 des aubes. Chaque bonbon 40 est monté entre deux aubes 14 adjacentes et comprend une partie d'extrémité circonférentielle logée dans la cavité latérale d'une plate-forme 42 et une partie d'extrémité circonférentielle opposée logée dans la cavité latérale en regard d'une plate-forme adjacente. Ces bonbons 40 occupent la quasi-totalité du volume interne des cavités des plates-formes 42 et épousent avec de faibles jeux la forme interne de ces cavités. Chaque cavité latérale d'une plate-forme 42 d'aube comprend deux parois longitudinales, respectivement interne et externe, reliées à leurs extrémités amont par une paroi radiale amont et à leurs extrémité aval par une paroi radiale aval. En fonctionnement, ces bonbons 40 sont soumis aux forces centrifuges et sont plaquées radialement sur les faces internes 44 des parois longitudinales externes des plates-formes 42 empêchant ainsi le passage radial de gaz chauds de la veine au niveau des zones d'appui. The flange 32 extends around an upstream flange 34 of the disc 12 and defines therewith an annular space of ventilation air circulation of the teeth 30 of the disc (arrow 36). This air is intended to penetrate longitudinal passages 38 extending between the blade roots 28 and the bottoms of the grooves of the disk. However, in the present art, the teeth are exposed to hot gases from the turbine duct and passing radially between the blade platforms 42. It is known to mount sealing members 40 called "candies" between the blades 14, in lateral cavities facing the platforms 42 of the blades. Each candy 40 is mounted between two adjacent blades 14 and includes a circumferential end portion housed in the side cavity of a platform 42 and an opposite circumferential end portion housed in the side cavity facing a platform. adjacent shape. These candies 40 occupy almost the entire internal volume of the cavities of the platforms 42 and marry with small games the internal shape of these cavities. Each side cavity of a blade platform 42 comprises two longitudinal walls, respectively internal and external, connected at their upstream ends by an upstream radial wall and at their downstream end by a downstream radial wall. In operation, these candies 40 are subjected to centrifugal forces and are radially plated on the inner faces 44 of the outer longitudinal walls of the platforms 42 thus preventing the radial passage of hot gases from the vein at the support zones.

Toutefois, des gaz chauds peuvent passer radialement entre les bords longitudinaux des plates-formes 42, en dehors de ces zones d'appui, et notamment au niveau des becquets amont et aval (flèches 46) des plates-formes. Ces gaz chauds peuvent circuler axialement sur les dents 30 du disque (flèche 48), entre les dents et les plates-formes 42 ou les bonbons d'étanchéité 40. However, hot gases can pass radially between the longitudinal edges of the platforms 42, outside these support zones, and in particular at the upstream and downstream spoilers (arrows 46) platforms. These hot gases can flow axially over the teeth 30 of the disc (arrow 48), between the teeth and the platforms 42 or the sealing candies 40.

L'invention permet de remédier à ce problème grâce à une pièce annulaire sensiblement radiale de retenue et d'alignement axial des aubes 14 sur le disque 12, qui assure une étanchéité axiale au niveau des sommets des dents 56 du disque. The invention overcomes this problem through a substantially radial annular retainer and axial alignment of the blades 14 on the disc 12, which provides an axial seal at the tops of the teeth 56 of the disc.

Dans un exemple de réalisation de l'invention représenté aux figures 3 à 5, la pièce annulaire 72 est en tôle et est montée en aval des aubes 14 et des dents 56 du disque 12, sa partie périphérique interne étant axialement serrée contre les faces aval des dents du disque et sa partie périphérique externe formant des moyens d'appui axial et de retenue des aubes. Les aubes sont ici en appui axial sur la périphérie externe de la pièce par l'intermédiaire des extrémités aval de leurs plates-formes 42, et en particulier des parois radiales aval 68 de celles-ci. La pièce 72 définit un plan radial P de positionnement et d'alignement axial des aubes 14 sur le disque 12, ce qui permet aux aubes d'avoir la même position relative vis-à-vis du disque. La pièce 72 est maintenue dans la position précitée au moyen d'un flasque annulaire aval 74 dont une paroi cylindrique 75 prend appui à son extrémité amont sur la face aval de la pièce 72. Ce flasque 74 comprend une bride annulaire 73 de fixation par des moyens du type vis-écrou sur une bride annulaire aval 77 du disque. La pièce annulaire 72 comprend à sa périphérie interne un rebord sensiblement cylindrique 76 orienté vers l'aval. Ce rebord 72 a un diamètre interne supérieur au diamètre d'une circonférence passant par les fonds des rainures du disque et un diamètre externe sensiblement égal ou légèrement inférieur au diamètre interne de l'extrémité amont du flasque aval 74. L'extrémité amont du flasque 74 coopère avec le rebord 76 de la pièce 72 pour centrer la pièce sur l'axe longitudinal de la roue. La pièce annulaire 72 comprend à sa périphérie externe un rebord annulaire 78 orienté vers l'aval, ce rebord ayant en section une forme incurvée dans l'exemple représenté. Ce rebord 78 a de préférence un diamètre externe sensiblement égal à celui d'une circonférence passant par les extrémités radialement externes des bonbons 40 en fonctionnement. Un flasque annulaire amont 32 est monté sur le disque en amont des aubes 14 et prend appui axialement directement ou par l'intermédiaire d'un jonc annulaire sur les pieds d'aubes et sur les faces amont des dents du disque. Comme dans la technique antérieure, le flasque 32 définit avec le disque 12 un espace annulaire de circulation d'air de ventilation des dents 56 du disque. Des lamelles d'étanchéité 50 en tôle sont en outre montées entre les 10 aubes 14 et recouvrent chacune une dent 56 du disque 12. Chaque lamelle 50 a une forme en L et comprend une partie longitudinale plane 52 de forme rectangulaire reliée à son extrémité amont à un rebord radial interne 54. La partie plane 52 de la lamelle s'étend au dessus d'une dent 56 et a des dimensions axiale et transversale ou 15 circonférentielle sensiblement égales à celles de la dent 56. Chaque lamelle 50 est engagée axialement depuis l'amont dans des fentes longitudinales 58 des plates-formes 42 des aubes et leur rebord radial interne 54 est destiné à venir en appui sur une face amont de la dent 56 et/ou à être engagé dans une gorge annulaire périphérique 60 du disque 20 (figure 5). Les parois longitudinales internes 62 des plates-formes comprennent des fentes longitudinales 58 de réception des lamelles 50, ces fentes 58 débouchant à leurs extrémités amont et aval ainsi qu'en direction circonférentielle du côté opposé au pied de l'aube. 25 Chaque lamelle 50 a une partie d'extrémité circonférentielle engagée dans la fente 58 d'une plate-forme 42 d'une aube et une partie d'extrémité circonférentielle opposée engagée dans la fente d'une plate-forme d'une aube adjacente. La lamelle 50 ne perturbe pas la ventilation des dents du disque par l'air prélevé en amont de la turbine et circulant dans les 30 passages longitudinaux 70 s'étendant entre les pieds et les fonds des rainures du disque 12. In an exemplary embodiment of the invention shown in Figures 3 to 5, the annular piece 72 is sheet metal and is mounted downstream of the blades 14 and teeth 56 of the disc 12, its inner peripheral portion being axially clamped against the downstream faces teeth of the disk and its outer peripheral portion forming axial support means and retaining blades. The blades are here axially supported on the outer periphery of the part via the downstream ends of their platforms 42, and in particular the downstream radial walls 68 thereof. The part 72 defines a radial plane P for positioning and axial alignment of the blades 14 on the disk 12, which allows the blades to have the same relative position vis-à-vis the disk. The piece 72 is held in the aforementioned position by means of a downstream annular flange 74, a cylindrical wall 75 bears at its upstream end on the downstream face of the piece 72. This flange 74 comprises an annular flange 73 for fixing by means of the screw-nut type on a downstream annular flange 77 of the disc. The annular piece 72 comprises at its inner periphery a substantially cylindrical rim 76 facing downstream. This rim 72 has an internal diameter greater than the diameter of a circumference passing through the bottoms of the grooves of the disc and an external diameter substantially equal to or slightly smaller than the internal diameter of the upstream end of the downstream flange 74. The upstream end of the flange 74 cooperates with the flange 76 of the piece 72 to center the workpiece on the longitudinal axis of the wheel. The annular piece 72 comprises at its outer periphery an annular flange 78 facing downstream, this flange having in section a curved shape in the example shown. This flange 78 preferably has an outer diameter substantially equal to that of a circumference passing through the radially outer ends of the candies 40 in operation. An upstream annular flange 32 is mounted on the disc upstream of the blades 14 and bears axially directly or via an annular ring on the blade roots and on the upstream faces of the teeth of the disc. As in the prior art, the flange 32 defines with the disk 12 an annular space of ventilation air circulation of the teeth 56 of the disc. Sealing lamellae 50 made of sheet metal are furthermore mounted between the blades 14 and each cover a tooth 56 of the disc 12. Each lamella 50 has an L shape and comprises a rectangular longitudinal portion 52 of rectangular shape connected to its upstream end. at an inner radial flange 54. The flat portion 52 of the lamella extends over a tooth 56 and has axial and transverse or circumferential dimensions substantially equal to those of the tooth 56. Each lamella 50 is engaged axially from upstream in longitudinal slots 58 of the platforms 42 of the blades and their inner radial rim 54 is intended to bear on an upstream face of the tooth 56 and / or to be engaged in a peripheral annular groove 60 of the disc 20 (Figure 5). The inner longitudinal walls 62 of the platforms comprise longitudinal slits 58 for receiving the slats 50, these slits 58 opening at their upstream and downstream ends as well as in the circumferential direction on the opposite side to the root of the blade. Each lamella 50 has a circumferential end portion engaged in the slot 58 of a platform 42 of one blade and an opposite circumferential end portion engaged in the slot of a platform of an adjacent blade. . The blade 50 does not disturb the ventilation of the teeth of the disk by the air taken upstream of the turbine and circulating in the longitudinal passages 70 extending between the feet and the bottoms of the grooves of the disc 12.

La figure 4 représente les positions des bonbons 40 et des lamelles 50 d'étanchéité en fonctionnement. Du fait des forces centrifuges, les bonbons 40 et les lamelles 50 sont plaqués radialement sur des faces internes des plates-formes et limitent ainsi le passage de gaz chauds provenant de la veine. La variante de réalisation de la figure 6 diffère du mode de réalisation précité en ce que les cavités latérales 61 des plates-formes 42 des aubes sont ouvertes ou débouchent vers l'aval. Les extrémités aval des parois longitudinales interne 62 et externe 64 des plates-formes 42 des aubes ne sont pas reliées entre elles par des parois radiales (référencées 68 en figure 3). La périphérie externe de la pièce annulaire 72 est ici directement en appui sur les pieds d'aube et des parois radiales aval des bonbons 40. Par ailleurs, chaque cavité latérale 61 comprend une nervure 80 qui s'étend parallèlement à la paroi longitudinale interne 64 sur la paroi radiale amont 66 de la plate-forme et le fond de la cavité. Cette nervure 80, qui est séparée par de faibles jeux du bonbon 40, crée un rétrécissement limitant le passage radial de gaz chauds entre le bonbon et la plate-forme 42. La variante de réalisation de la figure 7 diffère de celle de la figure 6 en ce que la lamelle d'étanchéité 150 est dépourvue d'un rebord radial interne à son extrémité amont. Cette lamelle 150 est plane et a ici une longueur ou dimension axiale supérieure à celle de la dent 56 du disque, son extrémité amont étant située en amont des faces amont précitées des dents 56 du disque. Figure 4 shows the positions of the candies 40 and sealing strips 50 in operation. Due to the centrifugal forces, the candies 40 and the lamellae 50 are radially plated on inner faces of the platforms and thus limit the passage of hot gases from the vein. The variant embodiment of FIG. 6 differs from the aforementioned embodiment in that the lateral cavities 61 of the platforms 42 of the vanes are open or open downstream. The downstream ends of the inner longitudinal 62 and outer 64 walls of the platforms 42 of the blades are not interconnected by radial walls (referenced 68 in Figure 3). The outer periphery of the annular piece 72 is here directly resting on the blade roots and the downstream radial walls of the candies 40. Furthermore, each lateral cavity 61 comprises a rib 80 which extends parallel to the internal longitudinal wall 64 on the upstream radial wall 66 of the platform and the bottom of the cavity. This rib 80, which is separated by small clearances of the candy 40, creates a constriction limiting the radial passage of hot gases between the candy and the platform 42. The embodiment variant of FIG. 7 differs from that of FIG. in that the sealing strip 150 is devoid of an internal radial flange at its upstream end. This blade 150 is flat and here has a length or axial dimension greater than that of the tooth 56 of the disk, its upstream end being located upstream of the aforementioned upstream faces of the teeth 56 of the disk.

La lamelle 150 est logée dans des fentes longitudinales 158 des plates-formes 42 qui s'étendent sensiblement dans le prolongement axial de leurs becquets amont 24. La lamelle 150 est engagée dans les fentes 158 depuis l'aval et est retenue axialement vers l'aval par la pièce annulaire 72 formant des moyens d'appui des bondons 40 et des aubes 14. The blade 150 is housed in longitudinal slots 158 of the platforms 42 which extend substantially in the axial extension of their upstream spoilers 24. The blade 150 is engaged in the slots 158 from downstream and is retained axially towards the downstream by the annular piece 72 forming support means of the bolts 40 and blades 14.

La variante de réalisation de la figure 8 diffère de celle de la figure 7 en ce que la lamelle d'étanchéité 250 comprend à son extrémité aval un rebord radial interne 254. La lamelle 250 est engagée axialement depuis l'aval dans des fentes longitudinales 158 des plates-formes 42 des aubes et son rebord radial interne 252 est destiné à venir en appui sur une face aval de la dent et/ou à être engagé dans une gorge annulaire périphérique du disque 12. Dans une autre variante représentée en traits pointillés en figure 8, la lamelle 250 a une longueur supérieure de façon à ce que son extrémité amont soit située dans les becquets amont 24 des plates-formes 42. Cela permet de limiter les fuites radiales de gaz entre les bords longitudinaux de ces becquets 24 mais entraîne toutefois une surépaisseur radiale des becquets pour autoriser la formation des fentes de logement des lamelles. Dans la variante de réalisation représentée en figure 9, la roue est dépourvue de lamelles d'étanchéité du type précité et la pièce annulaire 72' a un rebord périphérique externe 78' qui se prolonge vers l'aval au-delà des extrémités aval des plates-formes 42 des aubes et qui forme un becquet aval. Ce becquet aval est destiné à coopérer avec un becquet amont d'aubes fixes de la turbine pour former une chicane, comme expliqué dans ce qui précède. Les plates-formes 42 des aubes sont ainsi dépourvues de becquets aval individuels et n'ont pas non plus de parois radiales aval, comme dans les modes de réalisation des figures 6 à 8, et sont donc plus simples et moins coûteuses à fabriquer. Dans une autre variante, la roue de turbine selon l'invention est dépourvue de pièce annulaire 72 et est équipée de lamelles d'étanchéité 50, 150, 250 montées comme décrit en référence aux figures 3 à 8.25 The variant embodiment of FIG. 8 differs from that of FIG. 7 in that the sealing strip 250 comprises at its downstream end an internal radial flange 254. The strip 250 is engaged axially downstream in longitudinal slots 158 platforms 42 of the blades and its radial internal rim 252 is intended to bear on a downstream face of the tooth and / or to be engaged in a peripheral annular groove of the disk 12. In another variant shown in dashed lines in FIG. 8, the blade 250 has a longer length so that its upstream end is located in the upstream spoilers 24 of the platforms 42. This makes it possible to limit the radial gas leaks between the longitudinal edges of these spoilers 24 but causes however, a radial extra thickness of the spoilers to allow the formation of slats housing slots. In the variant embodiment shown in FIG. 9, the wheel is devoid of sealing strips of the aforementioned type and the annular piece 72 'has an outer peripheral flange 78' which extends downstream beyond the downstream ends of the plates. -forms 42 of the blades and which forms a spoiler downstream. This downstream spoiler is intended to cooperate with an upstream spoiler of fixed blades of the turbine to form a baffle, as explained in the foregoing. The platforms 42 of the blades thus have no individual downstream spoilers and have no downstream radial walls, as in the embodiments of FIGS. 6 to 8, and are therefore simpler and less expensive to manufacture. In another variant, the turbine wheel according to the invention is devoid of annular piece 72 and is equipped with sealing strips 50, 150, 250 mounted as described with reference to FIGS. 3 to 8.25.

Claims

REVENDICATIONS1. Turbine wheel for a turbomachine, comprising a disc (12) carrying blades (14) whose feet are engaged in substantially axial grooves of the periphery of the disc, which are separated from each other by teeth (56), and axial retaining means of the vanes on the disc, characterized in that these retaining means comprise a substantially radial annular piece (72) mounted downstream of the vanes, this part defining a radial plane (P) of axial support of the vanes and axial alignment of the blades with the disk and being held tight against downstream radial faces of the disk teeth by a downstream annular flange (74) secured to the disk.

2. Turbine wheel according to claim 1, characterized in that the downstream flange (74) comprises an annular flange for attachment to an annular flange of the disc, and a substantially cylindrical upstream wall (75) which is axially supported by its end. upstream on a downstream face of the annular piece (72).

3. Turbine wheel according to claim 1 or 2, characterized in that the annular piece (72) comprises at its inner periphery a cylindrical annular rim (76) for centering, this flange being oriented downstream and cooperating with the upstream end of the flange (74) to ensure the centering of the workpiece on the longitudinal axis of the wheel.

4. Turbine wheel according to claim 3, characterized in that the cylindrical flange (76) of the piece (72) has an internal diameter greater than that of a circumference passing through the bottoms of the grooves of the disc.

5. Wheel according to one of the preceding claims, characterized in that the retaining means further comprises an upstream annular flange (32) integral with the disc, the flange being in axial bearing directly or via an annular ring on upstream radial faces of the teeth of the disc.

6. Turbine wheel according to claim 5, characterized in that the upstream flange (32) has an elastic deformation capacity by axial compression, which is greater than that of the downstream flange (74).

7. Wheel according to one of the preceding claims, characterized in that the platforms (42) of the blades (14) comprise lateral cavities (61) opening in the circumferential direction and in which are mounted members (40) of sealing and damping vibrations, each cavity being defined by two longitudinal walls, respectively internal (62) and external (64), connected at their upstream ends by an upstream radial wall (66), and possibly at their downstream ends by a downstream radial wall (68) of the platform, and in that the annular piece (72) forms axial bearing means for the sealing members (40) or said downstream radial walls (68) of the platforms ( 42).

8. Wheel according to claim 7, characterized in that the annular piece (72) comprises at its outer periphery an annular flange (78) facing downstream, this flange having an outer diameter substantially equal to that of a circumference passing. by the radially outer ends of the sealing members (40) in operation.

9. Wheel according to claim 8, characterized in that the rim (78 ') of the outer periphery of the piece (72) extends downstream beyond the downstream ends of the platforms (42) of the blades and forms a spoiler downstream.

10.Wheel according to one of claims 7 to 9, characterized in that each lateral cavity (61) comprises a rib (80) which extends parallel to the inner longitudinal wall (62) of the platform, on the radial upstream wall (66) of the platform and the bottom of the cavity, and which is separated by small clearances of the sealing member (40) to limit the radial passage of gas between these elements.

11.Wheel turbine according to one of claims 7 to 10, characterized in that the sealing lamellae (50) are mounted between the vanes (14) and are each interposed radially between a sealing member (40). ) and a tooth (56) of the disc, these lamellae having a formelonged in the longitudinal direction and extending substantially over at least the entire axial dimension of the disc teeth.

Turbine wheel according to Claim 11, characterized in that the lamellae (50) are carried by the vanes and are engaged in longitudinal slots (58) which are formed in the internal longitudinal walls (62) of the platforms ( 42) and which open at the longitudinal edges of these walls, each lamella having a circumferential end portion engaged in the slot of a platform of a blade and an opposite circumferential end portion engaged in the slot of a platform of an adjacent dawn.

13. Turbine wheel according to claim 11 or 12, characterized in that each strip (50) comprises at its end upstream or downstream an inner radial flange (54) which bears axially on a corresponding radial face of the tooth (56). ) of the disc (12).

14.Wheel according to one of claims 11 to 13, characterized in that the longitudinal slits (158) for accommodating the lamellae extend upstream to upstream spoilers (24) of the platforms (42). blades.

15.Turbomachine, such as a turbojet engine or an airplane turboprop, characterized in that it comprises at least one turbine wheel according to one of the preceding claims.