FR3028781A1

FR3028781A1 - Piece pour rotor de turbomachine d'aeronef comprenant une protuberance annulaire usinable pourvue d'un orifice de deshuilage et procede de preparation de celle-ci

Info

Publication number: FR3028781A1
Application number: FR1461433A
Authority: FR
Inventors: Roldan Jonathan Armando Oropeza; Alexis Perez-Duarte; Munoz Mario Ismael Segura
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2014-11-25
Filing date: 2014-11-25
Publication date: 2016-05-27
Anticipated expiration: 2034-11-25
Also published as: FR3028781B1

Abstract

Pièce (10) pour rotor de turbomachine d'aéronef, telle qu'un disque pour un compresseur ou une turbine, la pièce comprenant une paroi annulaire (18) centrée sur un axe de rotation (22) de la pièce, la paroi annulaire comprenant une protubérance annulaire (24) destinée à être localement usinée pour l'équilibrage en rotation de la pièce ainsi qu'un orifice de déshuilage (26) traversant la paroi annulaire (18) de part en part. L'orifice de déshuilage (26) est agencé dans la protubérance annulaire (24).

Description

1 PIÈCE POUR ROTOR DE TURBOMACHINE D'AÉRONEF COMPRENANT UNE PROTUBÉRANCE ANNULAIRE USINABLE POURVUE D'UN ORIFICE DE DÉSHUILAGE ET PROCÉDÉ DE PRÉPARATION DE CELLE-CI DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention se rapporte au domaine des turbomachines destinées à équiper les aéronefs et concerne plus particulièrement une pièce destinée à faire partie d'un rotor d'une telle turbomachine, cette pièce comprenant une paroi annulaire centrée sur un axe de rotation de la pièce, la paroi annulaire comprenant une protubérance annulaire destinée à être localement usinée pour l'équilibrage en rotation de la pièce ainsi qu'un orifice de déshuilage traversant la pièce. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Certains des disques formant les rotors des compresseurs et des turbines des turbomachines d'aéronef comportent une paroi annulaire pourvue d'une protubérance annulaire, parfois dénommée « cordon d'équilibrage », destinée à être usinée localement afin d'équilibrer le disque en rotation autour de son axe. En général, ces disques comportent également un ou plusieurs orifices dits de « déshuilage » ménagés au travers de ladite paroi annulaire. La paroi annulaire délimite en effet une enceinte dans laquelle règne un brouillard d'huile provenant de la lubrification d'un ou plusieurs paliers agencés au sein de ladite enceinte. Chaque orifice de déshuilage permet la circulation de l'air chargé d'huile depuis ladite enceinte jusque dans un autre espace dans lequel cet air est récupéré par un dispositif prévu à cet effet. Chaque orifice de déshuilage fait en général l'objet d'un procédé dit « de cassage d'angle », consistant à usiner les arrêtes situées à l'intersection de l'orifice et, respectivement, des surfaces interne et externe de la paroi annulaire dans laquelle est formé l'orifice. Un tel procédé a notamment pour but de limiter les phénomènes de concentration de contraintes aux bords de l'orifice de déshuilage, et d'améliorer les 3028781 2 caractéristiques aérodynamiques de l'écoulement d'air au travers de l'orifice et le long de la paroi annulaire. L'usinage consiste en général à former un chanfrein incliné par rapport à l'axe de l'orifice, par exemple selon un angle de 45 degrés environ. La demande internationale WO 2010015731 Al de la demanderesse 5 décrit un exemple de mise en oeuvre d'un procédé de cassage d'angle. D'une manière générale, les opérations de cassage d'angle sont encore fréquemment réalisées manuellement afin de garantir un haut niveau de finition. Cela est notamment le cas lorsque les orifices de déshuilage sont de forme oblongue. Une telle forme est en effet appréciée du fait qu'elle permet une bonne durée de vie de la paroi 10 annulaire. Or, dans certains cas, l'orifice de déshuilage se trouve à proximité du cordon d'équilibrage, au point qu'un bord latéral de ce dernier interfère avec le déplacement de l'outillage utilisé pour les opérations de cassage d'angle. Il en résulte un taux accru de pièces non conformes, soit du fait de ratés au niveau des bords des orifices 15 de déshuilage, soit du fait d'usinages involontaires du cordon d'équilibrage. Les disques concernés doivent alors faire l'objet de réparations coûteuses ou être mis au rebut. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, économique et efficace à ce problème.

20 Elle propose à cet effet une pièce pour rotor de turbomachine d'aéronef, comprenant une paroi annulaire centrée sur un axe de rotation de la pièce, la paroi annulaire comprenant une protubérance annulaire, destinée à être localement usinée pour l'équilibrage en rotation de la pièce, ainsi qu'un orifice de déshuilage traversant la paroi annulaire de part en part.

25 Selon l'invention, l'orifice de déshuilage est agencé dans la protubérance annulaire. Ainsi, l'invention permet de faciliter les opérations de cassage d'angle de l'orifice de déshuilage. L'invention permet en particulier que l'outillage utilisé à cette fin n'interfère plus avec les bords latéraux de la protubérance annulaire.

3028781 3 De préférence, la paroi annulaire est de forme tronconique. La pièce considérée est par exemple un disque pour compresseur de turbomachine d'aéronef, en particulier un disque aubagé monobloc pour compresseur haute pression.

5 D'une manière connue en soi, l'orifice de déshuilage présente avantageusement une section transversale oblongue. L'invention offre en effet de bonnes conditions pour les opérations d'usinage, même dans le cas particulièrement délicat des orifices présentant une section oblongue.

10 Par ailleurs, la protubérance annulaire présente avantageusement au moins une région ayant été usinée. Une telle région usinée permet d'équilibrer la pièce en rotation, d'une manière connue en soi. De préférence, l'orifice de déshuilage est formé dans la région ayant été 15 usinée. La formation de l'orifice de déshuilage contribue ainsi à l'enlèvement de matière requis par l'équilibrage de la pièce en rotation. Par ailleurs, l'orifice de déshuilage présente avantageusement des angles ayant été cassés.

20 L'invention concerne également une turbomachine, comprenant une pièce du type décrit ci-dessus, montée à rotation selon un axe longitudinal de la turbomachine. L'invention concerne enfin un procédé de préparation d'une pièce pour rotor de turbomachine d'aéronef, comprenant les étapes consistant à : 25 mettre à disposition une pièce comprenant une paroi annulaire centrée sur un axe de rotation de la pièce et comprenant une protubérance annulaire destinée à être localement usinée pour l'équilibrage en rotation de la pièce ; puis - former un orifice de déshuilage au travers de la pièce, au sein de la protubérance annulaire ; puis 3028781 4 - procéder à l'équilibrage de la pièce en rotation en usinant localement la protubérance annulaire. L'usinage local de la protubérance annulaire aux fins d'équilibrage en rotation est ainsi réalisé après la formation de l'orifice de déshuilage.

5 Toutefois, l'équilibrage peut comporter une opération préalable d'analyse permettant de déterminer au moins une région de la protubérance annulaire à usiner. Dans ce cas, l'orifice de déshuilage est de préférence formé dans la région à usiner préalablement déterminée.

10 De préférence, le procédé comprend en outre une étape ultérieure consistant à casser au moins un angle parmi : - l'angle à l'intersection de l'orifice de déshuilage et d'une surface interne de la paroi annulaire, et - l'angle à l'intersection de l'orifice de déshuilage et d'une surface externe de la 15 paroi annulaire. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS L'invention sera mieux comprise, et d'autres détails, avantages et caractéristiques de celle-ci apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : 20 la figure 1 est une vue schématique partielle en perspective d'un disque de compresseur de turbomachine selon un mode de réalisation préféré de l'invention ; la figure 2 est une vue à plus grande échelle du détail Il de la figure 1; la figure 3 est une vue schématique partielle en coupe axiale du disque de la figure 1; 25 la figure 4 est une vue schématique partielle en coupe axiale d'une turbomachine pour aéronef comprenant le disque de la figure 1. Dans l'ensemble de ces figures, des références identiques peuvent désigner des éléments identiques ou analogues.

3028781 5 EXPOSÉ DÉTAILLÉ D'UN MODE DE RÉALISATION PRÉFÉRÉ Les figures 1 à 3 illustrent une pièce destinée à faire partie d'un rotor de compresseur ou de turbine au sein d'une turbomachine d'aéronef. A titre d'exemple, la pièce considérée est un disque 10 de compresseur haute pression de turboréacteur 5 d'avion. Ce disque 10 comprend de manière générale une rangée annulaire d'aubes 12 et un moyeu 13. Le moyeu 13 comporte une paroi annulaire externe 14 à partir de laquelle les aubes 12 s'étendant radialement vers l'extérieur, une partie annulaire radialement interne 16 (figure 3), parfois dénommée « poireau d'équilibrage », 10 et une paroi annulaire 18 (figures 1 et 3), par exemple de forme tronconique, raccordant une portion radialement externe du poireau d'équilibrage à une paroi cylindrique ou virole 20 agencée à l'extrémité radialement interne du moyeu 13. Dans l'exemple illustré, le disque 10 est du type « aubagé monobloc », dans lequel les aubes 12 sont réalisées d'un seul tenant avec le moyeu 13 du disque.

15 Bien entendu, la paroi annulaire externe 14, le poireau d'équilibrage 16, la paroi annulaire 18, et la paroi cylindrique 20, sont centrées sur un axe de rotation 22 du disque 10. Par ailleurs, la paroi annulaire 18 comprend une protubérance annulaire 24, également dénommée « cordon d'équilibrage », destinée à être localement 20 usinée pour l'équilibrage en rotation du disque. La paroi annulaire 18 comprend en outre un orifice de déshuilage 26 traversant l'épaisseur de cette paroi annulaire 18. De préférence, l'orifice de déshuilage présente une section transversale de forme oblongue dont le grand axe 27 (figure 2) est orienté selon la direction 25 circonférentielle, c'est-à-dire orthogonalement à l'axe de rotation 22 du disque. Selon une particularité de l'invention, l'orifice de déshuilage 26 est agencé dans la protubérance annulaire 24, comme le montrent les figures 1 à 3.

3028781 6 Ainsi, l'invention permet de faciliter les opérations de cassage d'angle de l'orifice de déshuilage 26. Le déplacement de l'outillage utilisé à cette fin n'est en effet plus gêné par les bords latéraux 24A et 24B (figure 2) de la protubérance annulaire 24. Par ailleurs, l'orifice de déshuilage 26 constitue un évidement pouvant 5 être mis à profit pour l'équilibrage du disque 10 en rotation. Ainsi, dans l'exemple illustré, l'orifice de déshuilage 26 est formé dans une région 30 de la protubérance annulaire 24 ayant été usinée de manière à réduire l'épaisseur E de la protubérance 24 dans ladite région 30. De plus, dans l'exemple illustré par les figures 1 à 3, l'orifice de 10 déshuilage 26 présente des angles 32 et 34 ayant été cassés, c'est-à-dire ayant subi des opérations de cassage d'angle. Ainsi, le raccordement de l'orifice de déshuilage 26 aux surfaces interne 36 et externe 38 (figure 3) de la paroi annulaire 18 est réalisé par l'intermédiaire de chanfreins respectifs 40 et 42 inclinés par rapport à l'axe 44 selon lequel s'étend l'orifice de déshuilage 26, par exemple selon un angle de 45 degrés 15 environ. La figure 4 illustre une turbomachine 50 pour aéronef, par exemple un turboréacteur à double flux, comportant de manière générale une soufflante 52 destinée à l'aspiration d'un flux d'air se divisant en aval de la soufflante en un flux primaire alimentant un coeur de la turbomachine et un flux secondaire contournant celui-ci. Le 20 coeur comporte de manière générale un compresseur basse pression 56, un compresseur haute pression 58, une chambre de combustion 60, une turbine haute pression 62 et une turbine basse pression 64. La turbomachine est carénée par une nacelle 66 entourant l'espace d'écoulement 68 du flux secondaire. Les rotors de la turbomachine sont montés rotatifs autour d'un axe longitudinal 70 de la turbomachine.

25 La turbomachine 50, et plus particulièrement son compresseur haute pression 56, comprend au moins un disque 10 du type décrit ci-dessus. De préférence, tous les disques formant le rotor du compresseur haute pression 56 présentent les caractéristiques particulières du disque 10 décrit ci-dessus. Bien entendu, l'axe de rotation 22 de chaque disque 10 se confond avec l'axe longitudinal 70 de la turbomachine.

3028781 7 Le disque 10 décrit ci-dessus peut être obtenu au moyen d'un procédé de préparation d'une pièce pour rotor de turbomachine d'aéronef, comprenant les étapes consistant à : mettre à disposition une pièce, en l'occurrence un disque, comprenant la paroi 5 annulaire 18, centrée sur l'axe de rotation 22 de la pièce, et comprenant une protubérance annulaire 24 destinée à être localement usinée pour l'équilibrage en rotation de la pièce ; puis - former un orifice de déshuilage 26 au travers de la pièce, au sein de la protubérance annulaire 24 ; puis 10 - procéder à l'équilibrage de la pièce en rotation en usinant localement la protubérance annulaire 24. Dans le cas particulier décrit ci-dessus, l'orifice de déshuilage 26 est formé dans une région de la protubérance annulaire 24, telle que la région 30 décrite ci-dessus, qui fait ultérieurement l'objet d'un usinage local dans le cadre de l'équilibrage de 15 la pièce. Comme expliqué ci-dessus, cela permet de mettre à profit l'enlèvement de matière, inhérent à la réalisation de l'orifice de déshuilage 26, pour l'équilibrage de la pièce. Dans ce cas, le procédé comprend, antérieurement à l'étape de formation de l'orifice de déshuilage 26, une étape d'analyse comprenant la détermination de la région 30 devant faire l'objet de l'usinage.

20 Par ailleurs, le procédé comprend avantageusement une étape ultérieure consistant à casser au moins un angle parmi : - l'angle 32 à l'intersection de l'orifice de déshuilage 26 et de la surface interne 36 de la paroi annulaire 18, et - l'angle 34 à l'intersection de l'orifice de déshuilage 26 et de la surface externe 38 25 de la paroi annulaire 18. Les opérations de cassage d'angle sont ainsi mises en oeuvre après les opérations d'usinage local de la protubérance annulaire 24 dans le cadre de l'équilibrage de la pièce en rotation.

3028781 8 Le procédé selon l'invention est illustré ci-dessus dans son application à un disque mais peut être appliqué à d'autres pièces destinées à faire partie d'un rotor de turbomachine. 5

Claims

REVENDICATIONS1. Pièce (10) pour rotor de turbomachine d'aéronef, comprenant une paroi annulaire (18) centrée sur un axe de rotation (22) de la pièce, la paroi annulaire (18) comprenant une protubérance annulaire (24) destinée à être localement usinée pour l'équilibrage en rotation de la pièce, ainsi qu'un orifice de déshuilage (26) traversant la paroi annulaire (18) de part en part, la pièce étant caractérisée en ce que l'orifice de déshuilage (26) est agencé dans la protubérance annulaire (24).
2. Pièce selon la revendication 1, dans laquelle la paroi annulaire (18) est de forme tronconique.
3. Pièce selon la revendication 1 ou 2, la pièce étant un disque (10) pour compresseur (58) de turbomachine (50) d'aéronef, en particulier un disque aubagé monobloc pour compresseur haute pression.
4. Pièce selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle l'orifice de déshuilage (26) présente une section transversale de forme oblongue.
5. Pièce selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle la protubérance annulaire (24) présente au moins une région (30) ayant été usinée.
6. Pièce selon la revendication 5, dans laquelle l'orifice de déshuilage (26) est formé dans ladite région (30) ayant été usinée.
7. Pièce selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle l'orifice de déshuilage (26) présente des angles (32, 34) ayant été cassés. 3028781 10
8. Turbomachine (50), comprenant une pièce (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, montée à rotation selon un axe longitudinal (70) de la turbomachine. 5
9. Procédé de préparation d'une pièce (10) pour rotor de turbomachine (50) d'aéronef, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à : - mettre à disposition une pièce (10) comprenant une paroi annulaire (18) centrée sur un axe de rotation (22) de la pièce et comprenant une protubérance annulaire (24) destinée à être localement usinée pour l'équilibrage en rotation de la pièce ; puis
10 - former un orifice de déshuilage (26) au travers de la pièce, au sein de la protubérance annulaire (24) ; puis - procéder à l'équilibrage de la pièce (10) en rotation en usinant localement la protubérance annulaire (24). 15 10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel - l'étape consistant à former l'orifice de déshuilage (26) est précédée d'une étape d'analyse consistant à déterminer au moins une région (30) de la protubérance annulaire (24) à usiner afin d'équilibrer la pièce (10) en rotation, et - l'équilibrage de la pièce (10) en rotation comprend l'usinage de la région (30) à 20 usiner préalablement déterminée.
11. Procédé selon la revendication 9 ou 10, comprenant en outre une étape ultérieure consistant à casser au moins un angle parmi : - l'angle (32) à l'intersection de l'orifice de déshuilage (26) et d'une surface interne 25 (36) de la paroi annulaire (18), et - l'angle (34) à l'intersection de l'orifice de déshuilage (26) et d'une surface externe (38) de la paroi annulaire (18).