FR3033180A1

FR3033180A1 - Assemblage d'une plateforme rapportee d'aube de soufflante sur un disque de soufflante

Info

Publication number: FR3033180A1
Application number: FR1551640A
Authority: FR
Inventors: Gaillard Thomas Alain De; Caroline Jacqueline Denise Berdou; Alexandre Bernard Marie Boisson; Matthieu Arnaud Gimat
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2015-02-26
Filing date: 2015-02-26
Publication date: 2016-09-02
Anticipated expiration: 2035-02-26
Also published as: FR3033180B1

Abstract

L'invention concerne un assemblage d'une plateforme d'aube de soufflante sur un disque de soufflante de turbomachine aéronautique, l'assemblage comprenant : un disque de soufflante (22) comprenant au moins une dent (25) à partir de laquelle un élément de blocage (34) fait saillie radialement vers l'extérieur ; et au moins une plateforme (30) comprenant un caisson ayant une paroi de veine (31), une paroi de fond (32) et deux parois latérales (35) s'étendant radialement entre la paroi de fond et la paroi de veine, la paroi de fond de la plateforme comprenant au moins une ouverture (33) apte à recevoir un élément de blocage (34) de la dent du disque de soufflante de façon à maintenir radialement la plateforme sur le disque de soufflante. L'invention vise également une soufflante (2) comprenant notamment un tel assemblage.

Description

0 3 3 1 80 1 Arrière-plan de l'invention La présente invention se rapporte au domaine général des turbomachines aéronautiques, et plus précisément au domaine des 5 plateformes rapportées d'aubes de la soufflante d'une turbomachine aéronautique. Dans une turbomachine, les plateformes rapportées d'aubes de la soufflante doivent assurer plusieurs fonctions. D'un point de vue aérodynamique, ces plateformes ont pour fonction première de définir la 10 veine d'écoulement de l'air. En outre, elles doivent aussi être capables de résister à des efforts importants sans se déformer et en restant solidaires du disque qui les porte. Afin de satisfaire ces différentes exigences, certaines configurations ont été proposées dans lesquelles les plateformes 15 possèdent une première partie permettant de définir la veine d'écoulement de l'air et d'assurer la rétention de la plateforme lorsque le moteur est en rotation, et une deuxième partie permettant de limiter les déformations de la première partie sous les effets des efforts centrifuges et de maintenir la plateforme en position lorsque le moteur est à l'arrêt.

20 Dans les solutions existantes, la plateforme peut prendre la forme d'un caisson avec une paroi de veine bidimensionnelle retenue à l'aval par un tambour et à l'amont par une virole, la rétention amont par la virole étant réalisée au-dessus de la dent du disque de soufflante (une bride de la virole venant bloquer axialement et radialement la plateforme 25 à l'amont). Une telle rétention amont effectuée au-dessus de la dent du disque avec une virole présente l'inconvénient d'imposer un rapport de moyeu élevé, le rapport de moyeu étant le rapport du rayon pris entre l'axe de rotation et le point du bord d'attaque de l'aube affleurant en 30 surface de la plateforme, sur le rayon pris entre l'axe de rotation et le point du bord d'attaque le plus externe. Afin d'optimiser les performances de la soufflante, et plus généralement de la turbomachine, il est souhaitable de disposer d'un assemblage d'une plateforme rapportée d'aube de soufflante sur un 35 disque de soufflante qui présente un rapport de moyeu le plus faible possible.

3033180 2 Objet et résumé de l'invention La présente invention a donc pour but principal de réduire le rapport de moyeu en proposant un assemblage d'une plateforme 5 rapportée d'aube de soufflante sur un disque de soufflante de turbomachine aéronautique, l'assemblage comprenant : un disque de soufflante comprenant au moins une dent à partir de laquelle un élément de blocage fait saillie radialement vers l'extérieur ; et 10 au moins une plateforme comprenant un caisson ayant une paroi de veine, une paroi de fond et deux parois latérales s'étendant radialement entre la paroi de fond et la paroi de veine. Conformément à l'invention, la paroi de fond de la plateforme comprend au moins une ouverture apte à recevoir un élément de blocage 15 de la dent du disque de soufflante de façon à maintenir radialement la plateforme sur le disque de soufflante. L'assemblage selon l'invention est avantageux en ce qu'il met en oeuvre une plateforme à caisson, dont la tenue mécanique et la résistance aux efforts centrifuge sont connues, qui est retenue radialement 20 directement sur la dent du disque de soufflante par le biais d'au moins un élément de blocage présent sur la dent. En d'autres termes, la rétention radiale de la plateforme n'est plus effectuée grâce à des viroles comme c'est le cas traditionnellement, mais par la dent du disque. Ainsi, le rayon pris entre l'axe de rotation de la turbomachine et le point du bord 25 d'attaque de l'aube affleurant en surface de la plateforme peut être considérablement réduit grâce à l'absence de rétention radiale par une virole, ce qui réduit de surcroît le rapport de moyeu et améliore notamment les performances de la soufflante. Un tel assemblage permet aussi de réduire le nombre de pièces 30 nécessaires à la rétention radiale de la plateforme puisque seul un élément de blocage de la dent et une ouverture dans la paroi de fond du caisson sont nécessaires. En d'autres termes, aucun élément rapporté supplémentaire n'est nécessaire pour assurer le montage de la plateforme sur le disque.

3 0 3 3 1 80 3 Aussi, l'assemblage selon l'invention, de par le nombre réduit dos pièces nécessaires à son montage, ainsi que la structure en caisson de la plateforme avec son ouverture, permet un gain de masse. En outre, une telle configuration permet de conserver notamment un degré de liberté tangentiel de la plateforme sur le disque, ce qui permet une meilleure tenue de l'assemblage en cas d'ingestion d'objets dans la turbomachine. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'élément de blocage du disque de soufflante est un crochet pouvant présenter une section longitudinale en forme de L. De préférence, la paroi de fond de la plateforme comprend une pluralité d'ouvertures et la dent du disque de soufflante comprend une pluralité d'éléments de blocage aptes à être reçus dans les ouvertures de la paroi de fond de la plateforme. Ainsi, il est possible d'augmenter le nombre de liaisons entre le disque et la plateforme, ce qui permet de répartir les efforts plus uniformément dans le caisson de la plateforme, notamment les efforts en traction lorsque le disque est en rotation. De préférence également, l'assemblage comporte en outre une virole amont fixée sur le disque de soufflante à l'amont et un tambour aval fixé sur le disque de soufflante à l'aval, la virole amont et le tambour aval bloquant axialement la plateforme sur la dent du disque de soufflante. De préférence encore, le caisson est réalisé en une seule pièce en matériau composite comprenant un renfort fibreux densifié par une matrice. L'utilisation d'un tel caisson permet d'augmenter encore la tenue mécanique de la plateforme. En effet, l'assemblage de la plateforme décrit ci-dessus impose un travail en traction de la plateforme lorsque le disque est en rotation (sous l'effet de la force centrifuge notamment), et les fibres du renfort fibreux dans le matériau composite assurent une meilleure tenue à cette traction en répartissant les efforts dans tout le caisson. L'invention vise aussi une soufflante de turbomachine aéronautique comprenant un assemblage d'une plateforme d'aube de soufflante sur un disque de soufflante tel que celui décrit précédemment, dans lequel le disque de soufflante présente au moins deux dents- délimitant entre elles une rainure ; et au moins une aube munie d'un pied monté dans la rainure du disque.

303 3 1 80 4 Brève description des dessins D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins 5 annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. Sur les figures : - la figure 1 est une vue schématique en coupe d'une turbomachine selon l'invention, - la figure 2 est une vue schématique selon la direction II de la 10 soufflante de la figure 1, - la figure 3 est une vue en coupe longitudinale selon le plan III de la figure 2 d'un assemblage d'une plateforme sur un disque de soufflante selon l'invention, et - la figure 4 est une vue selon la direction IV de la plateforme 15 de la figure 2. Description détaillée de l'invention Dans le présent exposé, les termes « longitudinal », « transversal », « inférieur », « supérieur » et leurs dérivés sont définis 20 par rapport à la direction principale de la plateforme considérée ; les termes « transversal », « radial », « tangentiel », « intérieur », « extérieur » et leurs dérivés sont quant à eux définis par rapport à l'axe principal de la turbomachine ; enfin, les termes « amont » et « aval » sont définis par rapport au sens d'écoulement du fluide traversant la 25 turbomachine. La figure 1 montre une vue schématique en coupe longitudinale d'un turboréacteur à double flux 1 centré sur l'axe A-A selon l'invention. Il comporte, d'amont en aval : une soufflante 2, un compresseur basse pression 3, un compresseur haute pression 4, une chambre de combustion 30 5, une turbine haute pression 6, et une turbine basse pression 7. La figure 2 montre une vue schématique de la soufflante 2 de la figure 1 selon la direction II. La soufflante 2, objet de la présente invention, comprend un disque de soufflante 22 dans lequel une pluralité de rainures 24 est pratiquée au niveau de sa périphérie extérieure. Ces 35 rainures 24 sont rectilignes et s'étendent axialement d'amont en aval tout le long du disque 22. Elles sont en outre régulièrement réparties tout 3033180 5 autour de l'axe A-A du disque 22. De cette manière, chaque rainure 24 définit avec sa voisine une dent 25 qui s'étend également axialement d'amont en aval tout le long du disque 22. De façon équivalente, une rainure 24 est délimitée entre deux dents 25 voisines.

5 La soufflante 2 comprend en outre une pluralité d'aubes 26 de profil curviligne (seules quatre aubes 26 ont été représentées sur la figure 2). Chaque aube 26 possède un pied 26a qui est monté dans une rainure 24 respective du disque de soufflante 22. A cette fin, le pied 26a d'une aube 26 peut posséder une forme en sapin ou en queue d'aronde adaptée 10 à la géométrie des rainures 24. Enfin, la soufflante 2 comprend une pluralité de plateformes 30 rapportées, chaque plateforme 30 étant montée dans l'intervalle entre deux aubes de soufflante 26 voisines, au voisinage des pieds 26a de celles-ci, afin de délimiter, du côté intérieur, une veine annulaire d'entrée 15 d'air dans la soufflante 2, la veine étant délimitée du côté extérieur par un carter de soufflante. Les figures 1 et 2 montrent également un rayon interne RI et un rayon externe RE. Le rayon interne RI correspond au rayon pris entre l'axe de rotation A-A et le point du bord d'attaque d'une aube 26 affleurant en 20 surface d'une plateforme 30. Le rayon externe RE correspond quant à lui au rayon pris entre l'axe de rotation A-A et le point du bord d'attaque d'une aube 26 le plus externe. Ces deux rayons RI, RE sont ceux utilisés dans le calcul du rapport de moyeu RI/RE que l'assemblage selon l'invention se propose de diminuer (en réduisant notamment le rayon 25 interne RI). En d'autres termes, la diminution du rapport de moyeu, en agissant sur le rayon interne RI, revient à rapprocher la veine aérodynamique d'entrée d'air dans la soufflante au plus près du disque de soufflante. La soufflante 2 est représentée plus en détails sur la figure 3 30 montrant une vue en coupe selon un plan III de la figure 2 au niveau d'une dent 25 du disque de soufflante 22. Sur cette figure on peut voir une virole amont 21, le disque de soufflante 22, et un tambour aval 23 (aussi appelé tambour « booster »). Le tambour aval 23 présente à son extrémité amont une bride de retenue 23a.

35 La virole amont 21 et le tambour aval 23 sont fixés sur le disque de soufflante 22 par le biais de fixations 21b et 23b, ce dernier étant 3033180 6 accouplé avec l'arbre d'entrainement de la turbine basse pression 7 de la turbomachine. Ainsi, en fonctionnement, la virole amont 21, le disque de soufflante 22, les aubes 26, et le tambour aval 23 sont entraînés solidairement en rotation par la turbine basse pression 7. Les plateformes 5 30, montées entre la virole amont 21 et le tambour aval 23, et bloquées axialement par ces deux éléments, sont ainsi également entraînées solidairement en rotation. Chaque plateforme 30 prend essentiellement la forme d'un caisson avec une paroi de veine 31, formant la face supérieure ou 10 extérieure de la plateforme 30, qui prolonge la virole amont 21 vers l'aval et le tambour aval 23 vers l'amont de manière à délimiter avec ces deux éléments, du côté intérieur, la veine d'entrée d'air dans la soufflante 2. La paroi de veine 31 possède ainsi un profil incliné, le diamètre du tambour aval 23 étant plus important que celui de la virole amont 21. La paroi de 15 veine 31 comprend en outre une marche d'assemblage aval 31a à son extrémité aval qui permet une rétention à l'aval de la plateforme 30 radialement et axialement par le biais de la bride 23a du tambour aval 23. La plateforme 30 comprend aussi une paroi de fond 32 qui permet à la plateforme de reposer sur la dent 25 quand le moteur est à 20 l'arrêt. Cette paroi de fond 32 ne dépasse pas de la dent 25 du disque à l'amont et se termine sensiblement au même niveau que celle-ci lorsque la plateforme 30 est montée sur la dent 25. Enfin, la plateforme comprend également deux parois latérales 35 (visibles sur la figure 4) qui s'étendent radialement entre la paroi de 25 fond 32 et la paroi de veine 31. Selon l'invention, la plateforme 30 comprend une ouverture 33 (par exemple un trou de forme rectangulaire tel qu'illustré sur la figure 4) dans sa paroi de fond 32, et la dent 25 du disque de soufflante 22 comprend un élément de blocage (par exemple un crochet 34 à section 30 longitudinale en forme de L) faisant saillie radialement vers l'extérieur de la dent 25. L'ouverture 33 peut être réalisée simplement par un perçage du caisson, et le crochet 34 peut être usiné directement dans la masse sur la dent 25 du disque. Le crochet 34 illustré sur la figure 3 comprend une partie axiale 34a, ainsi qu'une tige radiale 34b.

35 L'ouverture 33 pratiquée dans la paroi de fond de la plateforme 30 présente des dimensions compatibles avec le crochet 34 de façon à ce 3033180 7 que la partie axiale 34a du crochet puisse traverser l'ouverture 33 et venir au-dessus de la face de la paroi de fond 32 située à l'intérieur du caisson, et qu'une fois montée sur la dent, la plateforme 30 ne dépasse pas de la dent 25 à l'amont. Idéalement, la longueur de la tige radiale 34b du 5 crochet 34 est sensiblement plus grande que l'épaisseur de la paroi de fond 32, et la taille de l'ouverture 33 est suffisante pour que le crochet 34 puisse la traverser. Afin de s'assurer que le crochet 34 n'altère pas l'intégrité de la plateforme 30 lorsqu'il est inséré dans l'ouverture 33 de cette dernière, 10 l'ouverture 33 peut être munie d'un renfort protégeant au moins une partie de son pourtour. De préférence, le renfort est présent sur les parties de la plateforme 30 susceptibles d'être en contact avec le crochet 34 lorsque la turbomachine est en fonctionnement. Le renfort peut par exemple prendre la forme d'un joint ou d'un renfort métallique fixé autour 15 de l'ouverture 33 et/ou sur la paroi de fond 32 de la plateforme 30 au voisinage de l'ouverture 33. Un tel renfort permet de répartir sur une plus grande surface les efforts sur la plateforme 30 entraînés par le crochet 34 en évitant les contacts ponctuels entre ces deux éléments. Pour réaliser l'assemblage de la plateforme 30 sur la dent 25 du 20 disque sur lequel a été préalablement monté le tambour aval 23, il faut tout d'abord amener la plateforme 30 vers la dent selon une direction sensiblement radiale en faisant en sorte que le crochet 34 soit en regard de l'ouverture 33. Puis, on insère le crochet 34 dans l'ouverture 33 et on réalise une translation axiale de l'amont vers l'aval de la plateforme 30 le 25 long de la dent 25, de façon à ce que le crochet 34 (grâce à sa partie axiale 34a) et la dent 25 prennent en étau une partie de la paroi de fond 32. Durant cette dernière étape, la bride 23a du tambour aval 23 vient aussi maintenir radialement la plateforme et la bloquer axialement à l'aval. Enfin, la virole amont 21 est fixée sur la dent 25 du disque pour bloquer 30 axialement la plateforme 30 à l'amont. De la sorte, le crochet 34 et la bride 23a assurent une rétention radiale de la plateforme 30 directement depuis la dent 25 du disque de soufflante 22, la virole 21 et le tambour 23 permettant de la bloquer axialement. Cette disposition n'impose pas l'ajout de fixations 35 supplémentaires sur la plateforme, ainsi l'assemblage est plus court, plus facile, moins couteux et permet un gain de masse.

3033180 8 Il est à noter que la paroi de fond 32 de la plateforme 30 peut comprendre plusieurs ouvertures 33 (par exemple réparties longitudinalement ou transversalement), et que la dent 25 peut comprendre plusieurs crochets 34 dont la position correspond à la position 5 des ouvertures 33. Ainsi, il est possible d'augmenter le nombre de liaisons entre la dent 25 et la plateforme 30 afin d'obtenir encore une meilleure rétention radiale et d'assurer une meilleure répartition des contraintes dans la plateforme 30 et les crochets 34. Une plateforme à caisson selon l'invention peut être fabriquée 10 en matériau composite comprenant un renfort fibreux densifié par une matrice. On pourra se référer au document WO 2013/160584 qui décrit la fabrication d'une plateforme munie d'un caisson en une seule pièce à partir d'un renfort fibreux tissé 3D et densifié par une matrice selon une technique de RTM (pour « Resin Transfer Molding »). Une fois le caisson 15 fabriqué, l'ouverture 33 peut être réalisée simplement par perçage de la paroi de fond 32. L'invention ne se limite pas seulement aux ouvertures 33 de forme rectangulaire et aux crochets 34 en tant qu'éléments de blocage, d'autres formes d'ouvertures et d'éléments de blocage étant bien entendu 20 envisageables.

Claims

REVENDICATIONS1. Assemblage d'une plateforme rapportée d'aube de soufflante sur un disque de soufflante de turbomachine aéronautique, l'assemblage 5 comprenant : un disque de soufflante (22) comprenant au moins une dent (25) à partir de laquelle un élément de blocage (34) fait saillie radialement vers l'extérieur ; et au moins une plateforme (30) comprenant un caisson ayant une 10 paroi de veine (31), une paroi de fond (32) et deux parois latérales (35) s'étendant radialement entre la paroi de fond et la paroi de veine, caractérisé en ce que la paroi de fond de la plateforme comprend au moins une ouverture (33) apte à recevoir un élément de blocage (34) de la dent du disque de soufflante de façon à maintenir 15 radialement la plateforme sur le disque de soufflante.
2. Assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de blocage du disque de soufflante est un crochet (34). 20
3. Assemblage selon la revendication 2, caractérisé en ce que le crochet (34) présente une section longitudinale en forme de L.
4. Assemblage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la paroi de fond (32) de la plateforme comprend une 25 pluralité d'ouvertures (33), et en ce que la dent (25) du disque de soufflante comprend une pluralité d'éléments de blocage (34) aptes à être reçus dans les ouvertures de la paroi de fond de la plateforme.
5. Assemblage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, 30 caractérisé en ce qu'il comporte en outre une virole amont (21) fixée sur le disque de soufflante (22) à l'amont et un tambour aval (23) fixé sur le disque de soufflante à l'aval, la virole amont et le tambour aval bloquant axialement la plateforme (30) sur la dent (25) du disque de soufflante. 303 3 1 80 10
6. Assemblage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le caisson est réalisé en une seule pièce en matériau composite comprenant un renfort fibreux densifié par une matrice.
7. Soufflante (2) de turbomachine aéronautique comprenant : un assemblage d'une plateforme (30) d'aube de soufflante sur un disque de soufflante (22) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 dans lequel le disque de soufflante présente au moins deux dents (25) délimitant entre elles une rainure (24) ; et au moins une aube (26) munie d'un pied (26a) monté dans la rainure du disque de soufflante.