FR3030613A1 - Aube mobile pour organe de turbomachine comprenant une nervure de rigidification - Google Patents

Abstract

Il est proposé une aube (1) mobile pour organe de turbomachine, l'aube (1) comprenant : - une pale (4), - un pied comprenant : ○ une plate-forme (2) de support depuis laquelle s'étend radialement la pale (4), et ○ une échasse (3) s'étendant radialement depuis une portion de surface (20) de la plate-forme (2) vers un axe de rotation (X) de l'aube (1), la plate-forme comportant en outre une portion de surface libre disposée à une extrémité de la plateforme (2) en regard de l'axe de rotation de l'aube (X), l'aube (1) étant caractérisée en ce que le pied comprend en outre une nervure (5) de rigidification de la plateforme (2) s'étendant entre la portion de surface libre (21) de la plate-forme (2) et l'échasse (3).

Description

DOMAINE GENERAL L'invention se rapporte au domaine des aubes mobiles pour turbomachine. L'invention concerne plus particulièrement un arrangement 5 particulier du pied d'une aube mobile destinée à être montée sur un disque tournant autour d'un axe. ETAT DE L'ART Une aube mobile pour organe de turbomachine, tel qu'une turbine 10 basse pression, comprend classiquement une pale présentant un bord d'attaque et un bord de fuite, et un pied formant un support de la pale et un talon pour assurer le contact des aubes entre elles. Le pied comprend une plate-forme depuis laquelle la pale fait radialement saillie vers l'extérieur par rapport à un axe de rotation de 15 l'aube. Par axe de rotation de l'aube, on entend l'axe autour duquel l'aube tourne lorsque l'organe de turbomachine dans lequel l'aube est placé est en fonctionnement. Le pied comprend également une partie de support qui s'étend depuis la plate-forme en sens opposé à la pale, vers l'axe de rotation de 20 l'aube, cette partie de support étant conventionnellement appelée « échasse ». L'échasse est prolongée vers l'axe de rotation de l'aube par un col d'épaisseur réduite et un bulbe destiné à être rapporté sur un disque tournant autour de l'axe de rotation. 25 Or, l'échasse est une partie massive ; il est donc désirable de rechercher un allègement de cette partie. On connait de l'état de la technique l'aube dont le profil est illustré en figure 1. Le bord d'attaque de l'aube s'étend depuis une position 30 longitudinale d'attaque de la surface radialement extérieure de la plate- forme, et le bord de fuite s'étend depuis une position longitudinale de fuite de la surface radialement extérieure. La surface radialement intérieure de la plate-forme comprend, entre les deux positions longitudinales d'attaque et de fuite, une portion 5 depuis laquelle l'échasse fait saillie à l'opposé de la pale vers l'axe et une portion libre qui surplombe le pied. L'échasse n'occupe ainsi qu'une partie de l'espace délimité par ces deux positions longitudinales permettant ainsi de procurer un allègement de la masse de l'échasse. 10 Il est cependant désirable d'alléger davantage la masse du pied de l'aube. Cependant, un tel allègement peut conduire à une diminution de la rigidité du pied de l'aube. PRESENTATION DE L'INVENTION 15 L'invention vise à proposer une aube mobile pour organe de turbomachine dont la masse est encore diminuée par rapport à celle décrite en introduction sans que la rigidité de son pied ne s'en trouve amoindrie. Il est donc proposé une aube mobile pour organe de turbomachine, 20 l'aube comprenant une pale, un pied comprenant une plate-forme de support depuis laquelle s'étend radialement la pale, et une échasse s'étendant radialement depuis une portion de surface de la plate-forme vers un axe de rotation de l'aube, la plate-forme comportant en outre une portion de surface libre disposée à une extrémité de la plateforme en 25 regard de l'axe de rotation de l'aube, le pied comprenant en outre une nervure de rigidification de la plateforme s'étendant entre la portion de surface libre de la plate-forme et l'échasse. La nervure occupe un volume de matière réduit tout en permettant de rigidifier la plate-forme par rapport à l'échasse.

L'invention peut également être complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leurs combinaisons techniquement possibles. La plate-forme présente un profil comportant un épaulement 5 définissant avec l'échasse une cavité, la nervure faisant saillie depuis le fond de la cavité et s'étendant longitudinalement de l'échasse à l'épaulement. L'échasse comprend une première paroi transversale, une deuxième paroi transversale et une cloison longitudinale joignant ensemble les deux 10 parois transversales, la nervure de rigidification étant connectée à la première paroi transversale. La cloison longitudinale comprend deux faces planes opposées de part et d'autre d'un plan longitudinal de l'aube. Le pied comprend un bulbe, l'aube comprenant en outre un crochet 15 de blocage axial suivant l'axe de rotation, le crochet faisant saillie depuis l'échasse et étant localisé radialement par rapport à l'axe de rotation entre la nervure et le bulbe du pied. Chaque face plane de la cloison longitudinale comprend un point radialement équidistant d'un point d'une face de la nervure et d'un point 20 d'une face du crochet, par rapport à l'axe radial de l'aube. Chaque face plane de la cloison longitudinale est plus proche de la deuxième paroi transversale que de la première paroi transversale. La nervure s'étend depuis l'échasse vers un bord d'attaque de l'aube. 25 Il est également proposé selon un deuxième aspect de l'invention un procédé de fabrication d'une aube telle que décrite ci-dessus, comprenant une étape d'usinage de l'aube au cours de laquelle le pied est maintenu au moins par deux faces opposées de la nervure. 30 Le pied de l'aube peut être maintenu au cours de son usinage par les six zones suivantes: deux faces opposées de la nervure, deux faces opposées d'une cloison longitudinale de l'échasse, et deux faces opposées d'un crochet de blocage longitudinal faisant saillie depuis une paroi transversale de l'échasse.

DESCRIPTION DES FIGURES D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : La figure 1, déjà été discutée en introduction, est une vue de profil d'une aube mobile connue de l'état de la technique. La figure 2 est une de profil d'une aube mobile selon un mode de réalisation de l'invention. La figure 3 est une vue de trois quarts de l'aube déjà représentée en figure 2. La figure 4 est une autre vue de profil de l'aube déjà illustré sur les figures 2 et 3. Sur l'ensemble des figures, les éléments similaires portent des références identiques.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION En référence aux figures 2 et 3, un organe de turbomachine tel qu'une turbine basse pression comprend une aube 1 destinée à être montée sur un disque (non-représenté sur les figures) tournant autour 25 d'un axe longitudinal de rotation X. L'axe de rotation X définit avec deux autres axes Y et Z un repère orthogonal. L'aube 1 comprend une pale 4 et un pied faisant office de support pour la pale 4. 30 L'échasse 3 est en outre prolongée vers l'axe de rotation X par un bulbe 7.

Le pied comprend une plate-forme 2 s'étendant longitudinalement, sensiblement parallèlement à l'axe X et une échasse 3 s'étendant depuis la plate-forme 2, vers cet axe X, en sens opposé à la pale 4. L'échasse 3 assure notamment une fonction d'absorption de 5 contraintes mécaniques subies par la pale 4 lorsque l'aube 1 est mise en rotation autour de l'axe X. L'échasse 3 comporte une première paroi transversale 31 sensiblement normale à l'axe X, une deuxième paroi transversale 32 sensiblement parallèle à la paroi 31, et une cloison longitudinale 33 qui relie ensemble les parois transversales 31 et 32, la 10 cloison transversale s'étendant parallèlement à l'axe X. La plate-forme 2 a notamment une fonction d'isolation fluidique entre l'échasse et la pale 4. De la sorte, un fluide s'écoulant d'amont (partie gauche de la figure 2) vers l'aval (partie droite de la figure 2), le long de la pale 4 lorsque celle-ci est montée sur le disque tournant 15 n'atteint ni l'échasse 3, ni ce disque tournant. Le sens d'écoulement de fluide de la pale est défini par la flèche F représentée en figure 2. La plate-forme présente une surface radialement extérieure 24 par rapport l'axe de rotation X et une surface radialement intérieure 23 par rapport au même axe X. 20 La pale 4 présente un bord d'attaque 41 et un bord de fuite 42 opposé au bord d'attaque 41. La pale 4 s'étend radialement le long de l'axe Y de direction radiale perpendiculaire à l'axe X, depuis la surface radialement extérieure 24 de la plate-forme 2. En particulier, le bord d'attaque 41 est raccordé à la surface 25 radialement extérieure 24 de la plate-forme 2 en un point qui est localisé à une position longitudinale XA parallèlement à la direction de l'axe X, dite position longitudinale d'attaque. En outre, le bord de fuite 42 est raccordé à la même surface radialement extérieure 24 de la plate-forme 2 en un point qui est localisé à une position longitudinale XF parallèlement à 30 la direction de l'axe X, dite position longitudinale de fuite.

L'échasse 3 s'étend depuis la surface radialement intérieure 23 de la plate-forme 2 vers l'axe de rotation X de l'aube 1. Plus précisément, la surface radialement intérieure 23 comprend, entre la position longitudinale d'attaque XA et la position longitudinale de 5 fuite XF, deux portions de surface. La surface 23 comprend ainsi une première portion de surface 20, située en partie courante de la surface radialement intérieure et solidaire de l'échasse 3. La surface 23 comprend en outre une deuxième portion de surface 10 21, laissée libre, et en regard de l'axe de rotation X. Cette deuxième portion n'est pas directement raccordée à l'échasse. La portion de surface libre 21 est disposée en extrémité longitudinale de la plateforme 2. La paroi longitudinale 33 de l'échasse 3 s'étend radialement depuis 15 la surface radialement intérieure 23 vers l'axe de rotation X. Cette paroi longitudinale 33 est traversée par un plan radial parallèle au plan XY de la figure 2. Les parois transversales 31 et 32 de l'échasse 3 sont sensiblement parallèles entre elles et s'étendent également radialement depuis la 20 portion de surface 20 vers l'axe X. Ces parois transversales 31, 32 sont orthogonales au plan radial de la cloison longitudinale 33. L'échasse présente donc une section en forme de « H » parallèlement au plan défini par les axes X et Z. La cloison longitudinale 33 définit avec les deux parois transversales 25 31, 32 deux cavités, ou poches, opposés par rapport au plan radial de la cloison 33. La pale comportant un intrados 43 et un extrados 44 opposé à l'intrados 33 (non visible sur la figure 2, mais visible sur la figure 4) reliant chacun le bord d'attaque 41 au bord de fuite 42, l'une des cavités se trouve du côté de l'intrados 43 et l'autre cavité du côté de l'extrados 44. 30 Le plan radial de la première paroi transversale 31 (et normal à l'axe X) occupe une position le long de l'axe longitudinal X qui référencée XI et qui est comprise entre les positions XA et XF. La portion libre de surface 21 est localisée entre les positions XA et XI, tandis que la portion de surface 20, raccordée à l'échasse 3, et notamment à cloison longitudinale 33, est localisée entre les positions XI et XF.

Le pied de l'aube 1 comprend en outre une nervure 5 de rigidification de la plate-forme 2. La nervure 5 s'étend depuis la surface radialement intérieure 23 de la plate-forme jusqu'à l'échasse 3, et plus précisément à la première paroi transversale 31 de l'échasse 3. Cette nervure 5 permet de rigidifier la plate-forme 2 et notamment 10 la portion libre 21 qui se trouve partiellement en porte-à-faux par rapport à l'échasse 3. La nervure 5 est, par exemple, traversée par le plan radial qui traverse la cloison longitudinale 33. La nervure présente une épaisseur de part et d'autre de ce plan radial (donc suivant l'axe Z) qui est inférieure à 15 l'épaisseur de la plate-forme et à l'épaisseur des parois transversales 31 et 32. La nervure 5 constitue donc un moyen de rigidification de faible masse. La plate-forme 2 présente, dans le prolongement de la portion libre 21, un épaulement 25 et une portion d'extrémité 26 qui prolonge 20 l'épaulement 25, comme représenté en figure 3. L'épaulement 25 définit avec la paroi transversale 31 une cavité C tournée vers l'axe X de rotation de l'aube 1, la nervure 5 faisant saillie depuis le fond de la cavité C et s'étendant longitudinalement de la paroi transversale 31 à l'épaulement 25. 25 On remarquera que la formation d'une telle cavité C permet de réaliser une économie de matière supplémentaire de la plate-forme 2 (et donc de masse), et que le fait de faire traverser la nervure 5 dans cette cavité C permet d'éviter une perte de rigidité de la plate-forme 2 qui serait due à cette économie de matière supplémentaire. 30 La portion d'extrémité 26 prolonge l'épaulement 25 et présente une forme de plateau orienté selon une direction sensiblement parallèle à l'axe X. Cette portion d'extrémité 26 a notamment une fonction d'étanchéité fluidique de l'échasse 3 par rapport à la pale 4. Le bulbe 7 est adapté pour coulisser dans une gorge formée dans un disque tournant (non représenté sur les figures). Le bulbe fait ainsi office 5 de moyen de blocage radial de l'aube 1 par rapport à ce disque tournant. Le pied comporte également un crochet 6 faisant saillie depuis la première paroi transversale 31. Ce crochet 6 a notamment une fonction de blocage de l'aube 1 suivant l'axe longitudinal X lorsque le bulbe 7 est rapporté sur le disque tournant. De façon connue en elle-même, le 10 crochet 6 peut en effet coopérer avec un anneau (non représenté) pour bloquer ce dernier suivant l'axe X. Le crochet 6 fait saillie depuis l'échasse 3 et il est localisé radialement entre la nervure 5 et le bulbe 7. Le crochet 6 comporte une portion de base s'étendant depuis la 15 paroi 31 selon une direction sensiblement parallèle à l'axe de rotation X, et une partie terminale orientée selon une direction sensiblement parallèle à l'axe Y de la pale 4 vers l'axe de rotation X, et formant un coude avec la portion de base. En référence à la figure 4, le crochet 6 présente deux faces planes 20 60 opposées parallèles à un plan radial de l'aube 1. La nervure de rigidification 5 présente également deux faces planes 50 opposées parallèles à un plan radial de l'aube. La cloison longitudinale 33 reliant les deux parois transversales 31 et 32 présente également deux faces planes 30 opposées de part et 25 d'autre d'un plan radial, ces deux faces planes constituant une partie du fond de chaque cavité formées côté intrados et côté extrados par cette cloison longitudinale 33 avec les deux parois transversales 31 et 32. Les deux faces 30, les deux faces 50 et les deux faces 60 forment un ensemble de six points de maintien de l'aube au cours de l'usinage de 30 l'aube (notamment l'usinage des parties hachurées sur la figure 4).

On peut par exemple prévoir que le crochet 6, la nervure 5 et la cloison longitudinale 33 soient traversées par un même axe radial. Le crochet 6, la nervure 5 et la cloison longitudinale 33 peuvent en outre être symétriques par rapport à cet axe radial.

Est visible sur la figure 4 une des deux faces planes 60 du crochet 6, une des deux faces planes 30 de la cloison longitudinale 33, et une des deux faces planes 50 de la nervure 5. Dans le mode de réalisation illustré en figure 4, les faces planes 30 sont localisées dans un coin entre la deuxième paroi transversale 32 et la 10 portion 20 de la surface radialement intérieure 23 de la plate-forme 2. Les faces 30, 50 et 60 sont positionnées les unes par rapport aux autres particulièrement de façon à améliorer le maintien de l'aube au cours de son usinage. Pour cela, la face 30 comporte un point P3, la face 50 comporte un 15 point P5, et la face 60 comporte un point P6. Le point P3 est radialement équidistant du point P5 et du point P6 par rapport à l'axe X. En d'autres termes, le point P3 est éloigné de l'axe X selon une distance radiale qui est à mi-chemin de la distance du point P6 par rapport à l'axe X et la distance radiale du point P5 par rapport à l'axe X, ces trois distances 20 radiales étant orientées parallèlement à l'axe Y. Les points P3, P5 et P6 définissant dans le plan XY de la figure 4 un triangle isocèle, la base de ce triangle étant formée par le segment P5-P6. Par ailleurs, les faces 30 de la cloison longitudinale 33 sont longitudinalement plus proches de la deuxième paroi transversale 32 de 25 l'échasse que de la première paroi transversale 31. De la sorte, les points P3 sont plus éloignés des points P5 et P6 ce qui permet d'améliorer le maintien de l'aube lors de l'usinage. L'aube 1 est constituée, de manière connue en soi, d'une seule pièce ; elle est notamment issue d'une fonderie.

Un procédé de finition de l'aube 1 comprend une étape de maintien de l'aube 1 par les six faces 30, 50 et 60, puis une étape d'usinage de son pied et/ou de sa pale alors que l'aube 1 est ainsi maintenue. La nervure 5 permet donc non seulement de rigidifier la structure 5 de la plate-forme (notamment de sa portion libre 21 qui se trouve en porte à faux par rapport à l'échasse 3) mais sert également de zone de maintien de l'aube 1 pour son usinage. On notera que les six points de maintien proposés par l'invention sont plus éloignés les uns les autres que si six points avaient été constitués 10 dans la cloison longitudinale de l'échasse, et donc offrent un maintien de l'aube plus stable au cours de son usinage. Par ailleurs, on rappelle que les parties hachurées sur la figure 4 (c'est-à-dire les bords latéraux de la plate-forme 2 et des parois transversales 31, 32 de l'échasse 3) ne peuvent absolument pas servir de 15 zone de maintien, ces parties devant faire l'objet d'un usinage. L'aube mobile 1 présentée ci-dessus trouve avantageusement application dans des organes de turbomachines tels que des turbines basse pression.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Aube (1) mobile pour organe de turbomachine, l'aube (1) comprenant : une pale (4), un pied comprenant : o une plate-forme (2) de support depuis laquelle s'étend radialement la pale (4), et o une échasse (3) s'étendant radialement depuis une portion de surface (20) de la plate-forme (2) vers un axe de rotation (X) de l'aube (1), la plate-forme comportant en outre une portion de surface libre disposée à une extrémité de la plateforme (2) en regard de l'axe de rotation de l'aube (X), l'aube (1) étant caractérisée en ce que le pied comprend en outre une nervure (5) de rigidification de la plateforme (2) s'étendant entre la 15 portion de surface libre (21) de la plate-forme (2) et l'échasse (3).
2. 2. Aube (1) selon la revendication 1, dans laquelle la plate-forme (2) présente un profil comportant un épaulement (25) définissant avec l'échasse (3) une cavité (C), la nervure (5) faisant saillie depuis le fond de 20 la cavité (C) et s'étendant longitudinalement de l'échasse (3) à l'épaulement (25).
3. 3. Aube (1) selon l'une des revendications 1 à 2, dans lequel l'échasse (3) comprend une première paroi transversale (31), une deuxième paroi 25 transversale (32) et une cloison longitudinale (33) joignant ensemble les deux parois transversales (31, 32), la nervure (5) de rigidification étant connectée à la première paroi transversale (31).
4. 4. Aube (1) selon la revendication 3, dans lequel la cloison longitudinale 30 (33) comprend deux faces planes (30) opposées de part et d'autre d'un plan longitudinal de l'aube (1).
5. 5. Aube (1) selon l'une des revendications 1 à 4, dans laquelle le pied comprend un bulbe (7), l'aube comprenant en outre un crochet (6) de blocage axial suivant l'axe de rotation (X), le crochet (6) faisant saillie depuis l'échasse (3) et étant localisé radialement par rapport à l'axe de rotation (X) entre la nervure (5) et le bulbe du pied (7).
6. 6. Aube (1) selon l'une des revendications 4 à 5, dans lequel chaque face plane de la cloison longitudinale (33) comprend un point (P3) radialement équidistant d'un point (P5) d'une face (30) de la nervure (5) et d'un point (P6) d'une face (60) du crochet (6), par rapport à l'axe (Y) radial de l'aube (1).
7. 7. Aube (1) selon l'une des revendications 4 à 6, dans lequel chaque face 15 plane (30) de la cloison longitudinale (33) est plus proche de la deuxième paroi transversale (32) que de la première paroi transversale (31).
8. 8. Aube (1) selon l'une de revendications 1 à 7, dans lequel la nervure (5) s'étend depuis l'échasse (3) vers un bord d'attaque (41) de l'aube (1). 20
9. 9. Procédé de fabrication d'une aube (1) selon l'une des revendications 1 à 8, comprenant une étape d'usinage de l'aube (1) au cours de laquelle le pied est maintenu au moins par deux faces opposées de la nervure (5). 25
10. 10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel le pied de l'aube (1) est maintenu au cours de son usinage par les six zones suivantes: deux faces opposées (50) de la nervure (5), deux faces opposées (30) d'une cloison longitudinale (33) de l'échasse (3), et 30 deux faces opposées (60) d'un crochet (6) de blocage longitudinal faisant saillie depuis une paroi transversale (31) de l'échasse (3).