FR2995341A1 - Roue de turbine d'une machine fluidique et son procede de fabrication - Google Patents

Abstract

Roue de turbine (100) de machine fluidique notamment de turbocompresseur de gaz d'échappement. Elle comprend un moyeu (113, 108) entouré d'aubes (110) et un canal d'équilibrage de pression (1100). Le moyeu (108) a une cavité (300) de sorte que l'axe principal d'inertie du rotor (100) coïncide avec l'axe de rotation. Le canal (1100) relie la cavité (300) à une surface axiale frontale (112, 114) du moyeu (108) et avec l'environnement du rotor (100). La section du canal d'équilibrage de pression (1100) est inférieure à celle de la cavité (300).

Description

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à une roue de turbine de machine fluidique notamment pour un turbocompresseur de gaz d'échappement et à son procédé de fabrication.

Etat de la technique Une roue de turbine d'une machine fluidique par exemple le rotor d'un turbocompresseur de gaz d'échappement tourne à vitesse élevée de sorte que la roue de turbine est soumise à des forces radiales importantes. Lors d'une variation de vitesse de rotation, le moment d'inertie de la roue de turbine s'oppose à la variation et retarde l'adaptation de la vitesse à la charge instantanée. Le document JP 2007-120409 A décrit une roue de turbine de roue de turbocompresseur de gaz d'échappement. Exposé et avantages de l'invention La présente invention a pour objet une roue de turbine d'une machine fluidique, notamment pour un turbocompresseur de gaz d'échappement caractérisée en ce qu'elle comprend un moyeu avec des ailettes périphériques, avec une cavité dans le moyeu et un axe principal d'inertie de la roue de turbine coïncidant avec l'axe de rotation de la roue de turbine et un canal d'équilibrage de pression entre la cavité et au moins une surface axiale frontale du moyeu, le canal d'équilibrage de pression reliant la cavité à l'environnement de la roue de turbine par une liaison fluidique et le diamètre du canal d'équilibrage de pression est inférieur au diamètre de la cavité.

L'invention a également pour objet un procédé pour réali- ser une roue de turbine d'une machine fluidique notamment pour un turbocompresseur de gaz d'échappement. Ce procédé consiste à former un moyeu de roue de turbine, avec des ailettes entourant le moyeu qui entoure une cavité, l'axe principal d'inertie, résultant, de la roue de tur- bine coïncidant avec l'axe de rotation de la roue de turbine et intégrer un canal d'équilibrage de pression entre la cavité et au moins une surface frontale axiale du moyeu, le canal d'équilibrage de pression reliant la cavité par une liaison fluidique avec l'environnement de la roue de turbine et le diamètre du canal d'équilibrage de pression est plus petit que le diamètre de la cavité.

Dans le cas d'un moteur à combustion, la quantité de gaz d'échappement émis par le moteur peut augmenter ou chuter directement en réaction à la variation de la quantité de carburant brulé. La variation de la quantité de gaz d'échappement correspond à une varia- tion de l'état de charge du turbocompresseur couplé au moteur ther- mique. Du fait du moment d'inertie de la roue de turbine du turbocompresseur, celui-ci réagit avec retard à cette variation. Aux vitesses de rotation élevées, le moment d'inertie de la roue de turbine peut influencer fortement la réponse du turbocompresseur de gaz d'échappement. De façon avantageuse, on peut réduire le moment d'inertie de la roue de turbine en réalisant un évidement d'au moins une partie de la roue de turbine. Dans le cas d'un turbocompresseur de gaz d'échappement, cela permet une réponse plus rapide à une varia- tion de charge. Grâce à un petit canal d'équilibrage de pression, par exemple un petit perçage d'équilibrage de pression réalisé dans la roue de turbine, on compense la variation de volume du fluide dans la cavité lors de variations de température. L'évidement permet ainsi de réduire le poids total de la roue de turbine et d'économiser de la matière et de réduire le coût pour la roue de turbine. La roue de turbine est par exemple une roue à ailettes, d'une turbine, d'une machine d'entraînement ou d'une machine de travail. La roue de turbine peut être la roue de compression d'un compresseur. Une machine fluidique peut être une turbomachine qui transfère de l'énergie entre un fluide et la machine. L'expression « turbocompresseur de gaz d'échappement » désigne une machine permettant d'extraire de l'énergie des gaz d'échappement dans une turbine et de l'utiliser pour comprimer l'air frais dans un compresseur ; la turbine et le compresseur sont directe- ment couplés par un arbre. Le moyeu peut être le corps de la roue. Le moyeu est symétrique en rotation. Une aube peut encore être appelée « ailette ». Le moyeu constitue le support des aubes ou ailettes. Les ailettes extraient de l'énergie du fluide par une opération fluidique à partir du fluide environnant pour transmettre cette énergie au moyeu. Les ailettes sont solidaires du moyeu. Les ailettes peuvent être en une seule pièce avec le moyeu. La cavité peut être un évidemment qui peut par exemple, avoir une section ronde, ovale, rectangulaire, polygonale ou annulaire. En particulier, la cavité a des parois intérieures principalement courbes ou cintrées.

La cavité peut être subdivisée en plusieurs chambres. La cavité a une section d'ouverture vers le canal d'équilibrage de pression et cette section est inférieure à la section moyenne de la cavité. Le diamètre de la cavité peut être le diamètre maximum de la cavité ou le diamètre de la cavité pris transversalement à l'axe de rotation. La cavité indépendamment de la section de l'ouverture la reliant au canal d'équilibrage de pression, est complètement entourée par la matière du moyeu. Son axe principal d'inertie peut être l'axe virtuel d'un corps et le moment d'inertie rapporté à l'axe virtuel a une valeur extrême. En particulier, le moment d'inertie de la roue de turbine par rapport à l'axe principal d'inertie est libre. Le canal d'équilibrage de pression est un perçage traversant la paroi du moyeu pour déboucher dans la cavité. Le diamètre du canal d'équilibrage de pression est inférieur à sa longueur. La surface de la section du canal d'équilibrage de pression, prise par exemple transversalement à l'axe de rotation est inférieure à la surface de la sec- tion de la cavité prise par exemple transversalement à l'axe de rotation. La surface de la section du canal d'équilibrage de pression prise par exemple à la hauteur de la surface frontale du moyeu, à la hauteur du passage entre le canal d'équilibrage de pression et la cavité ou à une position quelconque entre la cavité et la surface frontale est inférieure à la surface de la section de la cavité. Suivant la forme de réalisation, le diamètre du canal d'équilibrage de pression est constant sur toute la longueur du canal ou encore un diamètre peut varier par exemple de façon étagée. Le canal d'équilibrage de pression est parallèle ou incliné par rapport à l'axe de rotation. La surface frontale du moyeu est essentiellement perpendiculaire à l'axe de rotation. La roue de turbine peut avoir deux surfaces frontales opposées. L'une des surfaces frontale comporte le dos de la roue et l'autre surface frontale des dents. Au moins l'une des surfaces frontale a une interface pour coupler la roue de turbine à l'arbre de turbine. La cavité peut être réalisée sous la forme d'un tore autour de l'axe de rotation. Un tore est un corps de révolution de section quel- conque. La section du tore peut être ronde, ovale ou polygonale. Le tore peut-être un volume annulaire fermé. Au milieu du tore, on peut avoir la matière du moyeu. Le tore peut réaliser la cavité avec le même volume que par exemple un disque plus éloigné de l'axe de rotation et ainsi réduire moins fortement le moment d'inertie que le disque.

Le moyeu peut comporter une autre cavité séparée de la précédente par une cloison. Les deux cavités peuvent être reliées du point de vue fluidique. Le moyeu peut comporter plus de deux cavités, par exemple trois, quatre, cinq ou plus de cinq cavités. Les cavités peuvent être écartées les unes des autres. Les cloisons du moyeu entre les cavités peuvent être reliées. La cloison réalise la structure d'appui à l'intérieur du moyeu pour lui donner la stabilité ou vitesse de rotation élevée. La cloison peut être un disque ou une plaque orientée transversalement à l'axe de rotation. Le disque peut être plein ou avoir au moins un passage par exemple un perçage. Indépendamment de sa forme de réalisation, la cloison comporte au moins un orifice traversant pour relier deux cavités du point de vue fluidique. La cloison peut également être constituée par plusieurs nervures ou rayons formant entre eux des passages. Cette conception avec des rayons ou des nervures permet une économie de matière. Plusieurs passages ou orifices traversant réalisés dans la cloison se trouvent par exemple sur un même cercle. Les orifices traversant peuvent être des surfaces de section ronde, ovale ou polygonale. La multiplication des orifices traversant permet un gain de poids prati- quement sans perte de solidité. Selon un développement, l'autre cavité est reliée à l'environnement par une liaison fluidique constituée par un autre canal d'équilibrage de pression. Cette autre cavité est séparée fluidiquement de la première cavité à l'intérieur du moyeu. Les deux cadeaux d'équilibrage de pression peuvent arriver sur la même surface frontale ou sur les surfaces frontales opposées du moyeu. L'autre canal d'équilibrage de pression permet de diminuer la longueur des deux canaux séparés d'équilibrage de pression.

Le diamètre du canal d'équilibrage de pression au niveau de la paroi frontale ou surface frontale est inférieur au diamètre maximum de la cavité pris transversalement à l'axe principal d'inertie. Au niveau de la paroi frontale, le moyeu est sollicité très fortement et c'est pourquoi le canal d'équilibrage de pression au niveau de la surface fron- tale sera juste assez grand pour permettre à un petit volume de fluide de s'échapper de la cavité lors de l'échauffement de la cavité et le retour de fluide lors du refroidissement de la cavité. Le canal d'équilibrage de pression peut être décalé latéra- lement par rapport à l'axe de rotation dans le moyeu. Le canal d'équilibrage de pression peut passer dans le moyeu suivant l'axe de rotation. Le canal d'équilibrage de pression peut également faire un angle par rapport à l'axe de rotation. Le canal d'équilibrage de pression peut servir à équilibrer le balourd de la roue de turbine. Comme déjà développé ci-dessus, l'invention se rapporte également à un procédé de réalisation d'une roue de turbine de ma- chine fluidique, notamment d'un turbocompresseur de gaz d'échappement. L'étape de formage ou de mise en forme peut utiliser un procédé de transformation pour former le moyeu et les aubes ou ai- lettes. Un procédé de transformation est par exemple un procédé de coulée, un procédé de frittage ou un procédé utilisant la pression. Le procédé de transformation permet de donner à la cavité sa forme définitive dans le moyeu. L'étape de mise en forme peut utiliser un procédé d'assemblage pour former le moyeu et les aubes. Comme procédé d'assemblage on a par exemple le soudage, le brasage ou tous procédés de liaison mécanique. Le procédé d'assemblage permet une fabrication économique et simple des composants la roue de turbine et ensuite leur liaison à la roue de turbine.35 Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation de roue de turbine représentée dans les dessins annexés dans lesquels les mêmes éléments ou des éléments de même fonction portent les mêmes références. Ainsi : - la figure 1 est une vue en coupe d'une roue de turbine indiquant les régions possibles pour la cavité correspondant à un exemple de réalisation de l'invention, - la figure 2 montre très schématiquement un ordinogramme de pro- cédé de fabrication d'une roue de turbine selon un exemple de réalisation de l'invention, - la figure 3 est une vue en coupe d'une roue de turbine avec des cavités dans une première et une seconde région correspondant à un exemple de réalisation de l'invention, - la figure 4 est une vue en coupe d'une roue de turbine avec des cavités dans une première et une troisième région selon un exemple de réalisation de la présente invention, - la figure 5 est une vue en coupe d'une roue de turbine avec des cavi- tés dans une seconde et troisième région selon un exemple de réali- sation de la présente invention, - la figure 6 est une vue en coupe d'une roue de turbine avec des cavités dans une seconde et une troisième région selon un exemple de réalisation de l'invention, - la figure 7 est une vue en coupe d'une roue de turbine avec une cavi- té sous forme torique selon un exemple de réalisation de la présente invention, - la figure 8 est une vue en coupe d'une roue de turbine avec une cavité sous forme torique et une autre cavité correspondant à un exemple de réalisation de la présente invention, - la figure 9 est une vue en coupe d'un détail d'une roue de turbine avec une cloison selon un exemple de réalisation de la présente invention, - la figure 10 est une vue en coupe d'un détail d'une roue de turbine avec une cloison percée selon un exemple de réalisation de l'invention, - la figure 11 est une vue en coupe d'une roue de turbine avec une ca- vité et un canal d'équilibrage de pression selon un exemple de réali- sation de l'invention, - la figure 12 est une vue en coupe d'une roue de turbine avec une cavité et un canal d'équilibrage de pression selon un autre exemple de réalisation de l'invention, - la figure 13 est une représentation schématique d'une machine flui- dique selon un exemple de réalisation de l'invention. Description de modes de réalisation La figure 1 est une vue en coupe d'une roue de turbine 100 avec des régions 102, 104, 106, 107 possibles pour une cavité se- lon un exemple de réalisation de l'invention. La roue de turbine 100 est destinée à une machine fluidique, par exemple un turbocompresseur de gaz d'échappement de véhicule équipé d'un moteur à combustion ou moteur thermique comme cela est par exemple représenté à la figure 13. La vue en coupe de la roue de turbine 100 est faite suivant son axe de rotation. La roue de turbine 100 a un moyeu 108 portant des aubes ou ailettes 110. La vue en coupe ne montre que l'amorce des aubes 110. Le moyeu 108 a un contour symétrique en rotation. Le moyeu 108 est sensiblement un segment de paraboloïde de rotation ou d'hyperboloïde de rotation. L'extrémité du moyeu 108 dans la partie su- périeure de la figure 1 a un diamètre plus faible que l'extrémité inférieure du moyeu 108 selon l'orientation de la figure 1. L'extrémité supérieure peut être réalisée avec une forme dentelée. L'extrémité inférieure peut être réalisée comme dos de roue. L'extrémité inférieure est la première surface frontale 112 du moyeu 108 ; de forme circulaire elle est perpendiculaire à l'axe de rotation de la roue de turbine 100. L'extrémité supérieure est la seconde surface frontale 114 du moyeu 108 avec une forme circulaire perpendiculaire à l'axe de rotation de la roue de turbine 100. La courbe d'intersection entre les aubes 110 et la surface périphérique du moyeu 108 a sensiblement une forme héli- coïdale. Les aubes 108 sont inclinées le long du moyeu 108. Les aubes 110 s'étendent sensiblement sur la longueur du moyeu 108 et c'est pourquoi elles se trouvent en grande partie devant et derrière le plan de coupe de la figure et n'apparaissent ainsi que partiellement.

Les régions possibles 102, 104, 106, 107 des cavités sont réparties dans le corps du moyeu 108. Une première région 102 se situe près de la première surface frontale 112 ; une quatrième région 107 se situe près de la seconde surface frontale 114. La seconde région 104 et la troisième région 106 se situent entre la première région 102 et la quatrième région 107; la seconde région 104 est adjacente à la pre- mière région 102 de sorte qu'elle est plus proche de la première surface frontale 112 que de la seconde surface frontale 114. La troisième région 106 est adjacente à la quatrième région 107 de sorte qu'elle est proche de la seconde surface frontale 114. Les régions 102, 104, 106, 107 peu- vent, indépendamment des parois latérales du moyeu 108 reliant les surfaces frontales 112, 114, occuper toute la largeur du moyeu 108, transversalement à son axe de rotation. Dans la région de la seconde surface frontale 114, le moyeu 108 comporte une cavité qui s'étend dans la quatrième région 107. Une cavité comme celle représentée par exemple à la figure 3 peut être prévue dans l'une des régions 102, 104, 106, 107. La cavité peut également occuper plusieurs régions 102, 104, 106, 107. Le moyeu 108 peut comporter plus d'une cavité. Plusieurs cavités peuvent être prévues dans l'une des régions 102, 104, 106, 107 ou dans des régions différentes 102, 104, 106, 107. La ou les cavités sont reliées à l'environnement de la roue de turbine 100 par un ou plu- sieurs canaux d'équilibrage de pression comme cela est représenté à titre d'exemple aux figures 11 et 12. Le canal d'équilibrage de pression peut être une traversée tubulaire. Plusieurs cavités peuvent être reliées à l'environnement par des cadeaux distincts d'équilibrage de pression.

Chaque cavité peut être reliée à l'environnement par un canal d'équilibrage de pression. Indépendamment de la ou des cavités, le moyeu 108 peut également être plein. Selon un exemple de réalisation, la roue de turbine 100 de la figure 1 est celle d'un turbocompresseur d'un gaz d'échappement comportant des régions 102, 104, 106, 107 pour des cavités. Un turbo- compresseur de gaz d'échappement, utilise des roues de turbine (TR) 100 en différentes matières. Les formes de telles roues de turbine 100 sont très analogues malgré la diversité des matières. La roue de turbine 100 comporte plusieurs aubes ou ai- lettes 110 reliées au moyeu 108 en forme de trompette. A la différence des roues de turbine connues dont les moyeux sont généralement massifs, de sorte que les roues de turbine 100 sont relativement lourdes, le moyeu 108 selon l'invention n'est pas massif. Par comparaison avec les roues de turbine connues cela se traduit par un moment d'inertie plus faible et ainsi une réponse plus rapide du comportement du turbocom- presseur de gaz d'échappement. Le poids de la roue de turbine 100 influence fortement le moment d'inertie et ainsi la réponse du turbocompresseur de gaz d'échappement. Dégager la roue de turbine 100 par des cavités dans le moyeu 108 se traduit par une réduction significative du poids de la roue de turbine et ainsi un moment d'inertie plus petit, ce qui améliore de manière perceptible le comportement dynamique du turbocompresseur de gaz d'échappement. Le dégagement réalisé dans la roue de turbine 100 ici avec un dos de roue fermé sur la face frontale 112 de la roue de turbine 100 tournée vers l'arbre de la roue de turbine 100, consiste à réaliser des cavités dans la région 102 du dos de roue 112 et/ou dans la région 106, 107 des dents multiples de la face frontale 114 axialement opposée. Cela permet de diminuer le poids total de la roue de turbine 100.

Grâce à l'économie de matière, on réduit le coût en matière et ainsi le coût total de la roue de turbine 100. Les cavités peuvent être réalisées par un procédé de coulée, un procédé de la technique des poudres, par exemple le moulage par injection de métal (moulage MIM), un procédé d'assemblage tel que par exemple le soudage, brasage, la liaison méca- nique et/ou par un procédé de construction de strates, par exemple le frittage par laser, l'impression 3D. Les cavités sont réalisables dans les différentes régions 102, 104, 106, 107 du moyeu 108. Une ou plusieurs cavités peuvent être prévues dans la région inférieure 102 du moyeu 108, à proximité du dos de la roue sur le côté frontal 112. Dans la région médiane 104 du moyeu 108 on peut également avoir au moins une cavité. Au moins une autre cavité peut être prévue dans la région supérieure 106 du moyeu 108 à proximité des dents multiples de la face frontale 114. En option, dans la région des dents multiples de la face frontale 114, on a un dégagement. La figure 1 représente la position possible des régions des différentes cavités 102, 104, 106, 107. La figure 2 montre l'ordinogramme d'un procédé 200 de fabrication d'une roue de turbine selon un exemple de réalisation de la présente invention. La roue de turbine est par exemple celle représentée dans les figures. Le procédé 200 comporte une étape consistant à mettre en forme 202 et une étape consistant à intégrer 204. Dans l'étape 202 de mise en forme, on réalise la forme du moyeu de la roue de turbine. Pour cela, on forme les aubes ou ailettes autour du moyeu. Le moyeu est formé de sorte qu'à l'intérieur il com- porte au moins une cavité. Dans l'étape d'intégration 204, on intègre au moins un canal d'équilibrage de pression entre au moins une cavité et au moins une surface axiale du moyeu. Grâce à ce canal d'équilibrage de pression on relie par une liaison fluidique la cavité à l'environnement de la roue de turbine. Le canal d'équilibrage de pression a une surface de section qui est inférieure à la surface de la section de la cavité. Les étapes 202, 204 peuvent être exécutées successivement ou simultanément. Par exemple dans l'étape 202 on peut d'abord former la cavité et ensuite dans l'étape 204 on réalise le canal d'équilibrage de pression. En variante, on réalise la cavité et le canal d'équilibrage de pression simultanément dans la même étape de procé- dé. La figure 3 est une vue en coupe d'une roue de turbine 100 comme celle décrite à l'aide de la figure 1. La roue de turbine 100 selon cet exemple de réalisation a une première cavité 300 dans la pre- mière région 102 inférieure ainsi qu'une seconde cavité 301 dans la se- conde région médiane 104. Dans la troisième région 106 et dans la quatrième région 107 il n'y a pas de cavité. Les deux cavités 300, 301 sont séparées par une cloison 302. La cloison 302 a une épaisseur qui correspond sensiblement à la hauteur des cavités 300, 301 dans la di- rection de l'axe de rotation de la roue de turbine 100. La première cavité 300 a une largeur mesurée transversalement à l'axe de rotation qui correspond sensiblement à la demi-largeur du moyeu 108 à la hauteur de la première cavité 300. De façon correspondante, la seconde cavité 301 a une largeur qui correspond sensiblement à la demi-largeur du moyeu 108 à la hauteur de la seconde cavité 301. Les cavités 300, 301 sont symétriques par rapport à l'axe de rotation. Ainsi, la roue de turbine 100 ne présente pas de balourd. Les cavités 300, 301 ont chacune une surface de section ovale. Les cavités 300, 301 peuvent être réalisées chaque fois avec une forme d'ovoïde. Dans la représentation de la figure 3, la roue de turbine 100 comporte la cavité 300 dans la région infé- rieure 102 et dans la région médiane 104. Les cavités 300, 301 peuvent être reliées à l'environnement de la roue de turbine 100 avec un canal d'équilibrage de pression commun ou par deux canaux séparés. Suivant l'exemple de réalisation, la cloison 302 est continue ou comporte un passage pour relier les cavités 300, 301. La figure 4 est une vue en coupe d'une roue de turbine 100 correspondant à la roue de turbine de la figure 1 avec une première cavité 300 dans la première région 102, inférieure et une seconde cavité 400 dans la troisième région 106, supérieure, selon un exemple de réa- lisation de la présente invention. La seconde région 104 n'a pas de cavi- té. Comme à la figure 3, la première cavité 300 est à proximité de la première surface frontale 112. La seconde cavité 400 est à proximité de la seconde surface frontale 114. La première cavité 300 est séparée du point de vue fluidique de la première cavité 400. Une cloison sépare la première cavité 300 et la seconde cavité 400. Cette cloison a une épais- seur par exemple triple de la hauteur de l'une des cavités 300, 400. La première cavité 300 a une largeur qui correspond sensiblement à la demi-largeur du moyeu 108 à la hauteur de la première cavité 300. De façon correspondante, la seconde cavité 400 a une largeur qui corres- pond sensiblement à la demi-largeur du moyeu 108 à la hauteur de la seconde cavité 400. Les deux cavités 300, 400 ont chacune un canal d'équilibrage de pression non représenté. Le canal d'équilibrage de pression relie la cavité 300 à la première surface frontale 112 ou le dos de la roue. L'autre canal d'équilibrage de pression relie l'autre cavité 400 à la seconde surface frontale 114 ou côté muni des dents multiples.

La figure 5 est une vue en coupe d'une roue de turbine 100 correspondant à la roue de turbine représentée à la figure 1 et comportant une première cavité 301 dans la seconde région 104 ou région médiane, ainsi qu'une seconde cavité 400 dans la troisième région 106 ou région supérieure selon un exemple de réalisation de la présente invention. Au contraire de la figure 3, dans la première région 102 il n'y a pas de cavité. La cloison 302 a une épaisseur qui correspond sensiblement à la hauteur de l'une des cavités 301, 400. Le canal d'équilibrage de pression relie la cavité 300 à la seconde surface frontale 114. Les cavités 301, 400 sont reliées à l'environnement de la roue de turbine 100 par un canal d'équilibrage de pression commun ou par deux canaux séparés. Selon l'exemple de réalisation, la cloison 302 est continue ou comporte un passage pour relier les cavités 300, 301. La figure 6 est une vue en coupe d'une roue de turbine 100 correspondant à la roue de turbine de la figure 1 avec des cavités 300, 301, 400 dans la première région 102 inférieure, dans la seconde région 104 médiane et dans la troisième région 106 supérieure selon un exemple de réalisation de la présente invention. Selon la figure 3, les cavités 300, 301 sont séparées par une cloison 302. Comme à la figure 4, dans la troisième région 106 on a la cavité 400. Les cavités 301, 400 sont séparées l'une de l'autre par une autre cloison. Cette autre cloison a une épaisseur supérieure à la cloison entre les cavités 300, 301. Les cavités 300, 301, 400 sont coaxiales. La figure 7 est une vue en coupe d'une roue de turbine correspondant à la roue de turbine 100 de la figure 1 et comportant une cavité 700 en forme de tore selon un exemple de réalisation de la présente invention. La cavité 700 est ainsi un volume torique. La cavité 700 se trouve dans la première région 102 inférieure. La seconde région 104 et la troisième région 106 de la roue de turbine 100 ne comportent pas de cavité. La cavité 700 a une section circulaire. Au centre de la ca- vité 700, on a un pont de matière 702. La cavité 700 est neutre du point de vue du centre de gravité et se trouve coaxialement à l'axe de rotation 704 dans le moyeu 108. Un canal d'équilibrage de pression relie la cavité 700 à la première surface frontale 112.

La figure 8 est une vue en coupe d'une roue de turbine 100 correspondant à la roue de turbine de la figure 1 avec une cavité 700 de forme torique ainsi qu'une autre cavité 800 selon un exemple de réalisation de la présente invention. La cavité 700 est réalisée comme celle décrite à l'aide de la figure 7. L'autre cavité 800 est en position centrale dans le pont de matière de la cavité torique 700. L'autre cavité 800 a une forme cylindrique. Les cavités 700, 800 ont des hauteurs correspondantes. Les cavités 700, 800 peuvent être reliées à l'environnement de la roue de turbine 100 par un canal d'équilibrage de pression commun ou par deux cadeaux d'équilibrage séparés, reliés à la première surface frontale ou à la seconde surface frontale. Selon l'exemple de réalisation, la cloison servant de pont de matière entre les cavités 700, 800 est ainsi passante et comporte un orifice de passage pour relier les cavités 700, 800.

La figure 9 est une vue en coupe d'une représentation dans l'espace d'un détail d'un moyeu 108 de roue de turbine ayant une cloison 302 selon un exemple de réalisation de l'invention. Le moyeu 108 est celui d'une roue de turbine comme celle représentée dans les différentes figures. Le moyeu 108 selon cet exemple de réalisation a une première cavité 300 et une seconde cavité 400 séparée de la première. La première cavité 300 est séparée de la seconde cavité 400 par une cloison 302. La cloison 302 a une forme de disque ou de plaque perpendiculaire à l'axe de rotation du moyeu 108. Ainsi, le moyeu 108 a une liaison en forme de disque. Le moyeu 108 a une forme de trom- pette. L'épaisseur de la paroi du moyeu 108 est régulière. La cloison 302 a sensiblement la même épaisseur que la paroi du moyeu 108. La première cavité 300 et la seconde cavité 400 ont des surfaces de section qui diminuent. La cloison 302 est reliée à la paroi par deux petits rayons de courbure (congé). Selon cet exemple de réalisation, la cloison 302 est pleine, c'est-à-dire sans passage pour relier les deux cavités 300, 400. La figure 10 est une vue en coupe d'une représentation dans l'espace d'un détail du moyeu 108 de roue de turbine avec une cloison 302 percée correspondant à l'exemple de réalisation de la pré- sente invention. Le moyeu 108 correspond au moyeu de la figure 9. En plus, la cloison 302 a un ou plusieurs perçages ou orifices traversant 1000 qui relient la première cavité 300 à la seconde cavité 400 par une liaison fluidique. La cloison 302 peut comporter plusieurs orifices traversant 1000 situés de manière quelconque ou être répartis régulière- ment sur un cercle dans la cloison 302 ou en liaison avec les cavités 300, 400. La cloison 302 comporte par exemple deux ou plus de perçage ou orifices traversant 1000. Selon cet exemple de réalisation, la cloison 302 n'est pas pleine mais percée. En variante, la cloison 302 a une forme de rayons ou de nervures, c'est-à-dire qu'elle est constituée par un ensemble de nervures ou de rayons. La figure 11 est une vue en coupe d'une roue de turbine 100 correspondant à celle de la figure 1 et comportant une cavité 300 ainsi qu'un canal d'équilibrage de pression 1100 selon un exemple de réalisation de la présente invention. La cavité 300 se trouve dans la se- conde région 104. La première région 102 et la troisième région 106 de la roue de turbine 100 n'ont pas de cavité. Le canal d'équilibrage de pression 1100 constitue un canal d'équilibrage de gaz dirigé vers le haut en ligne droite, par exemple sous la forme d'un perçage droit de faible diamètre entre la cavité 300 et la seconde surface frontale 114 pour relier cette cavité 300 par une liaison fluidique avec l'environnement de la roue de turbine 100. Le canal d'équilibrage de pression 1100 est décalé latéralement par rapport à l'axe de rotation. Le canal d'équilibrage de pression 1100 a par exemple un diamètre infé- rieur à un 10ème du diamètre de la cavité 300. Le canal d'équilibrage de pression 1100 a une longueur qui correspond au moins à la moitié de la hauteur du moyeu 108. En variante, le canal d'équilibrage de pression 1100 est dirigé sur l'axe de rotation du moyeu 108. Un canal d'équilibrage de pression 1100 correspondant peut également être utili- sé pour les exemples de réalisation précédents. Les figures 3 à 11 montrent différents exemples de réalisation tels que des combinaisons de cavités dans les régions 102, 104, 106, 107. A la figure 3 on a une combinaison de cavités 300, 301 dans les régions 102, 104. A la figure 4 on a une combinaison de cavités 300, 400 dans les régions 102, 106. A la figure 5 on a une combinaison de cavités 301, 400 dans les régions 104, 106. A la figure 6 on a une combinaison de cavités 300, 301, 400 dans les régions 102, 104, 106. Mais on peut également envisager d'autres combinaisons. Les cavités des régions 102, 104, 106, 107 sont par exemple des volumes traversant, en forme de disque par exemple des ellipsoïdes, demi-ellipsoïdes, cylindres droits, des troncs de cône, des polyèdres, des corps fermés etc... De même les cavités dans les régions 102, 104, 106, 107 peuvent être des volumes toriques ayant comme section en ellipse, demi-ellipse, cercle, carré, trapèze, parallélogramme, polygone ou autres comme cela est représenté à la figure 11. On peut en outre avoir un espace libre, axial, centré comme le montre la figure 12. Les volumes intermédiaires entre les cavités, par exemple dans les régions 102, 104 ou dans les régions 104, 106 ou dans les régions 102, 106 peuvent être pleins, c'est-à-dire sous forme de disques fermés comme le montre la figure 9 ou encore avoir des espaces libres comme par exemple des rayons ou des trous comme le montre la figure 10. Dans toutes les versions on a un canal d'équilibrage de gaz. Il peut déboucher vers le haut comme le montre à titre d'exemple la figure 11 ou en plus ou en variante déboucher vers le bas comme le montre à titre d'exemple la figure 12. La figure 12 est une vue en coupe d'une roue de turbine 100 correspondant à la roue de turbine de la figure 1 avec une cavité 300 et un canal d'équilibrage de pression 1100 comme canal d'équilibrage des gaz correspondant à un autre exemple de réalisation de l'invention. La cavité 300 correspond à la cavité de la figure 11. Au contraire de la figure 11, le canal d'équilibrage de pression 1100 relie la première surface frontale 112 à la cavité 300. Dans cet exemple de réalisation, le canal d'équilibrage de pression 1100 est décalé latéralement par rapport à l'axe de rotation. Par exemple, le canal d'équilibrage de pression 1100 a un diamètre inférieur à un 10ème du diamètre de la ca- vité 300. Le canal d'équilibrage de pression 1100 a une longueur inférieure à la demi-hauteur du moyeu 108. En variante, le canal d'équilibrage de pression 1100 est dirigé suivant l'axe de rotation du moyeu 108. Un canal d'équilibrage de pression 1100 correspondant peut également être utilisé en liaison avec les exemples de réalisation précédents. La figure 13 montre schématiquement une machine flui- dique 1301 ayant une roue de turbine 100 selon un exemple de réalisa- tion de l'invention. La roue de turbine 100 est une roue de turbine ayant au moins une cavité comme celle décrite dans les figures précédentes. La roue de turbine 100 est couplée à un arbre 1303 et elle tourne autour de l'axe de rotation de cet arbre 1303. Selon cet exemple de réalisation, la machine fluidique 1301 est un turbocompresseur de gaz d'échappement équipant un moteur à combustion 1305. De façon générale, la solution de l'invention consistant à réaliser une cavité dans une roue de turbine 100 s'applique partout où il y a des roues de turbine 100, par exemple dans un turbocompresseur de gaz d'échappement. Le contrôle de qualité est facile à exécuter en utilisant des coupes métallographiques.

100 NOMENCLATURES DES ELEMENTS PRINCIPAUX Roue de turbine 102, 104, 106, 107 Régions pour les cavités 108 Moyeu 110 Aube/Ailette 112 Première surface frontale du moyeu 114 Seconde surface frontale du moyeu 200 Procédé de réalisation d'une rupture 202, 204 Etapes du procédé 200 300, 301 Cavités 302 Cloison 400 Cavité 700 Cavité 800 Cavité 1000 Orifice traversant! Perçage 1100 Canal d'équilibrage de pression 1301 Machine fluidique 1303 Arbre 1305 Moteur à combustion

Claims (4)

1. REVENDICATIONS1°) Roue de turbine (100) d'une machine fluidique (1301), notamment pour un turbocompresseur de gaz d'échappement caractérisée en ce qu'elle comprend : - un moyeu (108) avec des ailettes périphériques (110), avec une cavité (300, 301, 400, 700, 800) dans le moyeu (108) et un axe principal d'inertie de la zone de turbine (100) coïncidant avec l'axe de rotation (704) de la roue de turbine (100), et - un canal d'équilibrage de pression (1100) entre la cavité (300, 301, 400, 700, 800) et au moins une surface axiale frontale (112, 114) du moyeu (108), le canal d'équilibrage de pression (1100) reliant la cavité (300) à l'environnement de la roue de turbine (100) par une liaison fluidique et le diamètre du canal d'équilibrage de pression (1100) est inférieur au diamètre de la cavité (300, 301, 400, 700, 800).
2. 2°) Roue de turbine (100) selon la revendication 1, caractérisée en ce que la cavité (300) est en forme de tore (700) autour de l'axe de rotation (704).
3. 3°) Roue de turbine (100) selon la revendication 1, caractérisée en ce que le moyeu (108) a une autre cavité (301, 400) séparée de la cavité (300) par une cloison (302).
4. 4°) Roue de turbine (100) selon la revendication 3, caractérisée en ce que la cloison (302) est un disque transversal à l'axe de rotation (704). 30 5°) Roue de turbine (100) selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que la cloison (302) a au moins un passage (1000) pour relier la cavité (300) à l'autre cavité (301) par une liaison fluidique. 25 356°) Roue de turbine (100) selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que l'autre cavité (301, 400) est reliée à l'environnement par une liaison fluidique réalisée par l'autre canal d'équilibrage de pression (1100). 7°) Roue de turbine (100) selon la revendication 1, caractérisée en ce que le diamètre du canal d'équilibrage de pression (1100) au niveau de la paroi frontale (112, 114) est plus petit que le diamètre maximum de la cavité (300) transversalement à l'axe principal d'inertie. 8°) Roue de turbine (100) selon la revendication 1, caractérisée en ce que le canal d'équilibrage de pression (1100) est décalé latéralement par rapport à l'axe de rotation (704) du moyeu (108). 9°) Procédé (200) pour réaliser une roue de turbine (100) d'une machine fluidique (1301) notamment pour un turbocompresseur de gaz d'échappement, caractérisé par les étapes suivantes consistant à: - former (202) un moyeu (108) de roue de turbine (100), avec des ailettes (110) entourant le moyeu (108) qui entoure une cavité (300), l'axe principal d'inertie résultant de la roue de turbine (100) coïncidant avec l'axe de rotation (704) de la roue de turbine (100), et - intégrer (204) un canal d'équilibrage de pression (1100) entre la cavi- té (300) et au moins une surface frontale axiale (112, 114) du moyeu (108), le canal d'équilibrage de pression (1100) reliant la cavité (300) par une liaison fluidique avec l'environnement de la roue de turbine (100) et le diamètre du canal d'équilibrage de pression (1100) est plus petit que le diamètre de la cavité (300). 10°) Procédé (200) selon la revendication 9, caractérisé en ce quel'étape de mise en forme utilise un procédé (202) de transformation ou un procédé d'assemblage pour former le moyeu (108) et les ailettes (110).5