FR3092865A1

FR3092865A1 - Disque de rotor avec arret axial des aubes, ensemble d’un disque et d’un anneau et turbomachine

Info

Publication number: FR3092865A1
Application number: FR1901636A
Authority: FR
Inventors: Laurent Cédric ZAMAI; Benoit Guilhem Bruno JEANNIN; Loïc Fabien François VILLARD
Original assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2019-02-19
Filing date: 2019-02-19
Publication date: 2020-08-21
Anticipated expiration: 2039-02-19
Also published as: US20200263548A1; FR3092865B1; US11162366B2

Abstract

Disque (36) de rotor pour une turbomachine, le disque (36) s’étendant circonférentiellement autour d’un axe et comportant une pluralité d’alvéoles (44) configurées pour recevoir des pieds d’aubes (48) et chaque alvéole (44) comportant une paroi radiale amont (54) configurée pour bloquer axialement le pied d’aube (48) dans l’alvéole (44), chaque alvéole (44) étant reliée à une surface amont (74) du disque (36) par un canal de ventilation (76) de l’alvéole (44), le canal de ventilation (76) comportant un orifice d’entrée (78) qui débouche sur la surface amont (74) du disque (36) et un orifice de sortie (80) qui débouche dans l’alvéole (44). Ensemble d’un tel disque (36), d’une pluralité d’aubes (38) et d’un anneau de retenue aval (40) et turbomachine comprenant un tel ensemble. Figure pour l’abrégé : Fig. 3

Description

DISQUE DE ROTOR AVEC ARRET AXIAL DES AUBES, ENSEMBLE D’UN DISQUE ET D’UN ANNEAU ET TURBOMACHINE

Le présent exposé concerne un disque de rotor pour turbomachine, par exemple un disque de rotor de turbine basse pression d’un turboréacteur.

De manière connue, une turbomachine comprend une veine aérodynamique dans laquelle se succèdent des roues mobiles (partie de rotor) qui récupèrent l’énergie des gaz issus de la chambre de combustion et des distributeurs (partie de stator) qui redressent l’écoulement des gaz dans la veine aérodynamique. Les roues mobiles comprennent généralement un disque mobile en rotation autour d’un axe de rotation, le disque étant muni d’aubes. Les aubes peuvent être fabriquées séparément et assemblées sur le disque par emboitement des pieds d’aubes dans des alvéoles du disque. La forme des alvéoles est généralement obtenue par brochage de chaque alvéole. Les alvéoles sont donc traversantes. De ce fait, les aubes sont généralement bloquées axialement sur leurs faces amont et aval par des anneaux de retenue.

Notamment dans une turbine basse pression d’une turbomachine, les anneaux de retenue axiale des aubes situés généralement en amont et en aval des pieds d’aubes subissent des contraintes pouvant provoquer des fuites de gaz.

Généralement, les fuites de gaz en pied d’aube sont contrôlées par le dimensionnement des alvéoles du disque et des orifices de refroidissement de l’anneau mobile prenant appui contre l’anneau de retenue. Cet anneau mobile tourne autour de l’axe de rotation avec le rotor et prend généralement appui contre deux étages successifs du rotor de la turbine, l’anneau mobile étant serré axialement entre les deux étages afin de garantir le blocage axial des aubes dans le disque.

Le présent exposé vise à remédier au moins en partie à ces inconvénients.

A cet effet, le présent exposé concerne un disque de rotor pour une turbomachine, le disque s’étendant circonférentiellement autour d’un axe et comportant une pluralité d’alvéoles configurées pour recevoir et retenir radialement des pieds d’aubes et chaque alvéole comportant une paroi radiale amont configurée pour bloquer axialement le pied d’aube dans l’alvéole, chaque alvéole étant reliée à une surface amont du disque par un canal de ventilation de l’alvéole, le canal de ventilation comportant un orifice d’entrée qui débouche sur la surface amont du disque et un orifice de sortie qui débouche dans l’alvéole.

L’axe de rotation du disque définit une direction axiale qui correspond à la direction de l’axe de symétrie (ou quasi-symétrie) du disque. La direction radiale est une direction perpendiculaire à l’axe autour duquel le disque s’étend circonférentiellement et coupant cet axe. De même, un plan axial est un plan contenant l’axe du disque et un plan radial est un plan perpendiculaire à cet axe. La direction circonférentielle est une direction selon un cercle qui se trouve dans un plan radial et dont le centre est l’axe de rotation.

Sauf précision contraire, les adjectifs « intérieur/interne » et « extérieur/externe » sont utilisés en référence à une direction radiale de sorte que la partie intérieure d’un élément est, suivant une direction radiale, plus proche de l’axe de la turbomachine que la partie extérieure du même élément. On notera que les termes « amont » et « aval » sont définis par rapport au sens de circulation de l’air dans la turbomachine.

Chaque alvéole comportant une paroi radiale amont, il est possible de bloquer axialement l’aube dans l’alvéole et de s’affranchir de l’utilisation d’un anneau de retenue amont.

On comprend que la paroi radiale amont peut être venue de matière avec le disque.

De plus, du fait de l’absence de l’anneau de retenue amont, il est également possible de supprimer le crochet de maintien de l’anneau de retenue amont de l’aube. Ainsi, l’aube, notamment le pied d’aube et la plateforme interne, peut présenter une forme géométrique plus simple. La fabrication de l’aube est donc moins complexe.

En outre, du fait de la présence de la paroi radiale amont, il est également possible d’avoir un anneau de retenue intégré à l’anneau labyrinthe et de s’affranchir de la partie aval de l’anneau mobile, c’est-à-dire la partie de l’anneau mobile en aval des léchettes d’étanchéité. En effet, le disque mobile peut ne plus être en compression entre deux étages de rotor pour maintenir l’anneau de retenue aval. Lorsque l’étage est le premier étage du rotor, il est possible de s’affranchir de l’anneau mobile amont qui est présent pour maintenir l’anneau de retenue amont lorsque ce dernier est présent dans la turbomachine.

Chaque alvéole étant configurée pour retenir radialement un pied d’aube, en particulier un bulbe de pied d’aube, on comprend que la forme de l’alvéole est sensiblement complémentaire à la forme du bulbe du pied d’aube. La forme de l’alvéole est configurée pour que, lorsqu’une aube est montée sur le disque et que le disque est mis en rotation, l’aube soit retenue dans l’alvéole par coopération du bulbe de pied d’aube et des parois de l’alvéole.

L’assemblage des étages du rotor, et en particulier des aubes sur les disques des différents étages du rotor est moins complexe et implique l’utilisation d’un nombre réduit d’éléments. On obtient ainsi une réduction de poids du rotor.

Grâce à la présence d’un canal de ventilation dont l’orifice d’entrée débouche sur une surface amont du disque et un orifice de sortie qui débouche dans chaque alvéole, il est possible de ventiler chaque alvéole et ainsi d’assurer un refroidissement efficace et homogène de toutes les alvéoles du disque.

De plus, le refroidissement du disque est contrôlé par la dimension de l’orifice d’entrée du canal de ventilation.

On comprend qu’un orifice d’entrée peut être commun à plusieurs canaux de ventilation.

Le canal de ventilation peut comprendre un canal circonférentiel reliant tous les orifices d’entrée les uns avec les autres.

On comprend que le canal de ventilation peut avoir une autre forme qu’une forme circonférentielle.

Grâce à cet agencement, il est possible de réduire les fuites du flux d’air dans le flux de refroidissement. Le débit du flux de refroidissement peut donc être mieux contrôlé et donc réduit ce qui permet d’augmenter le débit de purge en amont de la première roue mobile à débit total constant (flux de purge et flux de refroidissement). Ainsi, cet agencement permet d’améliorer le rendement de la turbomachine.

La turbomachine peut par exemple être un turboréacteur.

Le rotor peut par exemple être un rotor de turbine.

La turbine peut par exemple être une turbine basse pression.

Dans certains modes de réalisation, dans un plan de coupe axial, le canal de ventilation présente une inclinaison par rapport à la direction radiale.

Cette inclinaison facilite la pénétration du flux d’air dans le canal de ventilation. Cette inclinaison peut former un angle compris entre 0° et 60°. Cette inclinaison peut également présenter une inclinaison tangentielle.

Dans certains modes de réalisation, la paroi radiale amont de l’alvéole est prolongée vers l’extérieur selon une direction radiale pour former une paroi radiale amont étendue.

On comprend que la paroi radiale amont étendue s’étend de l’intérieur vers l’extérieur du disque dans la direction radiale au-delà de l’alvéole.

Ainsi, les fuites inter-aubage sont réduites. En effet, généralement, les aubes sont disposées circonférentiellement l’une à côté de l’autre, les plateformes de deux aubes adjacentes étant en contact l’une avec l’autre. Chaque plateforme interne est généralement reliée au pied d’aube de l’aube par une échasse. Les espaces entre deux échasses adjacentes ainsi qu’entre deux plateformes adjacentes sont des sources de fuites de gaz. La paroi radiale amont s’étendant radialement de l’intérieur vers l’extérieur, la paroi radiale est disposée en amont d’au moins une portion des échasses, réduisant les fuites entre les échasses.

Dans certains modes de réalisation, le disque comprend une surface d’appui radial configurée pour former une butée d’arrêt radial d’une plateforme d’aube.

Ainsi, lorsqu’une aube est insérée dans l’alvéole et la cavité, l’aube, en particulier la plateforme interne de l’aube, vient en appui contre la surface d’appui radial du disque disposée notamment sur la paroi radiale amont étendue. Cette surface d’appui radial permet un positionnement radial simplifié et stable de l’aube. La surface d’appui radial permet également d’assurer qu’il existe un espace entre les parois de l’alvéole et le pied d’aube de sorte que le flux d’air de refroidissement puisse circuler dans l’alvéole. Cette surface d’appui radial est une surface d’appui radial au repos. En effet, lorsque la turbomachine tourne, sous l’effet de la force centrifuge, la plateforme interne peut se séparer de la surface d’appui. En fonctionnement, l’aube est maintenue dans la cavité par coopération du bulbe du pied d’aube avec les dents.

Dans certains modes de réalisation, la paroi radiale amont comprend un becquet amont.

Ainsi, l’aube, notamment la plateforme interne, peut présenter une forme géométrique plus simple, la plateforme interne étant dépourvue de becquet amont. La fabrication de l’aube est donc moins complexe.

De plus, lorsque le becquet amont est venu de matière avec le disque, en particulier avec la paroi radiale amont, plus particulièrement avec la paroi radiale amont étendue, il est possible de mieux contrôler le positionnement du becquet amont par rapport aux éléments disposés en amont du becquet amont, de sorte le flux d’air passant entre l’élément disposé en amont du becquet amont et le becquet amont, par exemple de flux de purge, soit mieux contrôlé.

Dans certains modes de réalisation, la paroi radiale amont comprend une surface d’arrêt axial configurée pour former une butée d’arrêt axial d’une aube.

Ainsi, lorsqu’une aube est insérée dans l’alvéole et la cavité, l’aube est arrêtée axialement par la surface d’arrêt axial disposée sur la paroi radiale amont étendue. Le pied d’aube peut donc ne pas être la partie de l’aube en butée axiale.

Dans certains modes de réalisation, chaque alvéole débouche dans une cavité de réception d’une échasse d’aube.

On comprend que la paroi radiale amont étendue délimite la cavité de réception de l’échasse. Ainsi, la paroi radiale amont étendue s’étend radialement jusqu’à la plateforme interne de l’aube. On réduit ainsi les fuites entre les échasses. L’échasse est la partie de l’aube qui relie le bulbe de pied d’aube à la plateforme interne de l’aube.

Dans certains modes de réalisation, la cavité de réception de l’échasse est délimitée par des parois inter-cavité disposées circonférentiellement et s’étendant radialement vers l’extérieur dans le prolongement de dents délimitant les alvéoles.

Ainsi, chaque échasse peut être reçue dans une cavité distincte.

On comprend également que la surface d’appui radial peut être portée par les parois inter-cavité.

Dans certains modes de réalisation, chaque cavité est configurée pour recevoir une échasse d’aube et deux éléments d’amortissement disposés circonférentiellement de part et d’autre de l’échasse.

La cavité est configurée pour que l’échasse soit prise en sandwich entre deux éléments d’amortissement. On comprend que chaque élément d’amortissement est pris en sandwich entre l’échasse et la paroi inter-cavité.

Les éléments d’amortissement conservent leur fonction d’atténuation des modes vibratoires de l’aube en ayant une liberté de mouvement dans la cavité.

Dans certains modes de réalisation, le disque comprend une couronne rapportée définissant au moins partiellement les alvéoles, le canal de ventilation de l’alvéole étant défini partiellement dans le disque et dans la couronne.

Les alvéoles dans la couronne peuvent par exemple être réalisées par brochage. La couronne est une pièce distincte rapportée sur le corps du disque pour former les alvéoles du disque.

Par exemple, la couronne peut porter des dents, chaque alvéole étant délimitée radialement par deux dents circonférentiellement adjacentes.

Dans certains modes de réalisation, le disque comporte un becquet aval.

Ainsi, l’aube, notamment la plateforme interne, peut présenter une forme géométrique plus simple, la plateforme interne étant dépourvue de becquet aval. La fabrication de l’aube est donc moins complexe.

Dans certains modes de réalisation, les orifices d’entrée présentent une forme tronconique s’évasant de l’aval vers l’amont.

L’évasement de la forme tronconique permet de limiter la perte de charge dans le canal de ventilation.

Dans certains modes de réalisation, les orifices d’entrée présentent un diamètre d’entrée et les orifices de sortie présentent un diamètre de sortie, le nombre d’orifices d’entrée étant inférieur ou égal au nombre d’orifices de sortie et le diamètre d’entrée étant inférieur ou égal au diamètre de sortie.

Lorsque le nombre d’orifice d’entrée est inférieur au nombre d’orifices de sortie, la fabrication du disque est facilitée car le nombre d’orifices d’entrée est limité.

Par ailleurs, lorsque le diamètre de sortie est supérieur au diamètre d’entrée, l’évacuation de poussière pouvant être présente dans le flux d’air est facilité.

Dans certains modes de réalisation, au moins un parmi les orifices d’entrée est aligné axialement avec au moins un parmi les orifices de sortie.

Les orifices étant de forme générale circulaire, on comprend que le centre du cercle formant l’orifice d’entrée et le centre du cercle formant l’orifice de sortie sont alignés selon une direction parallèle à l’axe de rotation lorsqu’un segment de droite reliant le centre de l’orifice d’entrée au centre de l’orifice de sortie est parallèle à l’axe de rotation.

Dans certains modes de réalisation, au moins un parmi les orifices d’entrée est décalé circonférentiellement et/ou radialement par rapport à au moins un parmi les orifices de sortie.

Ainsi, le centre du cercle formant l’orifice d’entrée et le centre du cercle formant l’orifice de sortie peuvent être décalé l’un par rapport à l’autre selon une direction circonférentielle et/ou radiale.

Dans certains modes de réalisation, la paroi radiale amont a une épaisseur supérieure ou égale à 0,5 mm (millimètre) et inférieure ou égale à 10 mm.

L’épaisseur des parois permet de limiter la masse du disque.

Dans certains modes de réalisation, les orifices d’entrée ont un diamètre supérieur ou égale à 0,5 mm et inférieur ou égale à 10 mm.

L’orifice d’entrée présentant un diamètre supérieur ou égale à 0,5 mm permet de limiter le risque d’encrassement du canal de ventilation.

Dans certains modes de réalisation, les de sortie ont un diamètre supérieur ou égale à 0,5 mm et inférieur ou égale à 10 mm.

L’orifice de sortie présentant un diamètre supérieur ou égale à 0,5 mm permet de limiter le risque d’encrassement du canal de ventilation.

Le présent exposé concerne également un ensemble d’un disque tel que défini précédemment, d’une pluralité d’aubes, un pied d’aube étant reçu dans chaque alvéole et d’un anneau de retenue aval fixé sur le disque et configuré pour bloquer axialement le pied d’aube dans l’alvéole.

Dans certains modes de réalisation, l’anneau de retenue aval est d’une seule pièce avec un anneau mobile.

L’anneau mobile tourne autour de l’axe de rotation avec le rotor et prend appui contre une face aval du disque du rotor de la turbine.

Ainsi, l’aube peut être exempte de crochet de maintien de l’anneau de retenue aval de l’aube. Ainsi, l’aube, notamment le pied d’aube et la plateforme interne, peut présenter une forme géométrique plus simple. La fabrication de l’aube est donc moins complexe.

Dans certains modes de réalisation, l’anneau de retenue aval est fretté sur le disque.

Ainsi, l’aube peut être exempte de crochet de maintien de l’anneau de retenue aval de l’aube. Ainsi, l’aube, notamment le pied d’aube et la plateforme interne, peut présenter une forme géométrique plus simple. La fabrication de l’aube est donc moins complexe. En outre, l’anneau de retenue aval peut être ainsi une pièce simple présentant une symétrie axiale et peut être dépourvu d’une fente permettant l’ajustement et la fixation de l’anneau de retenue aval.

Dans certains modes de réalisation, le pied d’aube est revêtu d’un clinquant.

Le clinquant permet de protéger le disque et le pied d’aube contre l’usure de frottement entre ces deux pièces.

Le présent exposé concerne également une turbomachine comprenant un ensemble tel que défini précédemment.

On comprend que la turbomachine peut comporter un ou plusieurs étages comportant un ensemble tel que défini précédemment. Par exemple, la turbomachine peut être un turboréacteur. Par exemple, l’ensemble tel que défini précédemment peut être disposé dans la turbine basse pression du turboréacteur.

D’autres caractéristiques et avantages de l’objet du présent exposé ressortiront de la description suivante de modes de réalisation, donnés à titre d’exemples non limitatifs, en référence aux figures annexées.

La figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d’un turboréacteur.

La figure 2 est une vue partielle en coupe partielle et en perspective d’une partie de la figure 1 représentant un ensemble selon un premier mode de réalisation.

La figure 3 est une vue de côté de l’ensemble de la figure 2.

La figure 4 est une vue partielle en perspective d’une aube de la figure 3.

La figure 5 est une vue partielle en perspective du disque de turbine de la figure 3.

La figure 6 est une vue partielle en perspective d’une étape d’assemblage de l’ensemble de la figure 3.

La figure 7 est une vue partielle en perspective d’une étape d’assemblage de l’ensemble de la figure 3.

La figure 8 est une vue partielle en coupe partielle et en perspective d’une partie de la figure 1 représentant un ensemble selon un deuxième mode de réalisation.

La figure 9 est une vue de côté de l’ensemble de la figure 8.

La figure 10 est une vue partielle en perspective d’une aube de la figure 9.

Les figures 11A et 11B sont des vues partielles en perspective du disque de turbine de la figure 9.

La figure 12 est une vue partielle en perspective d’une couronne portant des dents.

La figure 13 est une vue partielle en perspective d’une étape d’assemblage de l’ensemble de la figure 9.

La figure 14 est une vue partielle en perspective d’une étape d’assemblage de l’ensemble de la figure 9.

La figure 15 est une vue partielle en perspective d’une étape d’assemblage de l’ensemble de la figure 9.

La figure 16 est une vue partielle en perspective d’une étape d’assemblage de l’ensemble de la figure 9.

La figure 17 est une vue partielle en perspective d’une étape d’assemblage de l’ensemble de la figure 9.

Sur l’ensemble des figures, les éléments en commun sont repérés par des références numériques identiques.

Description détaillée

La figure 1 représente en coupe selon un plan vertical passant par son axe principal A, un turboréacteur à double flux 10 qui est un exemple de turbomachine. Le turboréacteur à double flux 10 comporte, d’amont en aval selon la circulation du flux d’air F, une soufflante 12, un compresseur basse pression 14, un compresseur haute pression 16, une chambre de combustion 18, une turbine haute pression 20, et une turbine basse pression 22.

Les termes « amont » et « aval » sont définis par rapport au sens de circulation de l’air dans la turbomachine, dans le cas d’espèce, selon la circulation du flux d’air F dans le turboréacteur 10.

Le turboréacteur 10 comporte un carter de soufflante 24 prolongé vers l’arrière, c’est-à-dire vers l’aval, par un carter intermédiaire 26, comprenant une virole externe 28 ainsi qu’une virole interne 30 coaxiale et disposée, selon une direction radiale R, intérieurement par rapport à la virole externe 28. La direction radiale R est perpendiculaire à l’axe principal A. L’axe principal A est l’axe de rotation de la turbomachine.

Les termes « externe » et « interne » sont définis par rapport à la direction radiale R de sorte que la partie interne d’un élément est, suivant la direction radiale, plus proche de l’axe principal A que la partie externe du même élément.

Le carter intermédiaire 26 comprend en outre des bras structuraux 32 répartis circonférentiellement et s’étendant radialement entre la virole interne 30 jusqu’à la virole externe 28. Par exemple, les bras structuraux 32 sont boulonnés sur la virole externe 28 et sur la virole interne 30. Les bras structuraux 32 permettent de rigidifier la structure du carter intermédiaire 26.

L’axe principal A est l’axe de rotation du turboréacteur 10 et de la turbine basse pression 22. Cet axe principal A est donc parallèle à la direction axiale.

La turbine basse pression 22 comprend une pluralité de roues à aubes qui forment le rotor de la turbine basse pression 22.

La figure 2 est une vue partielle en coupe partielle et en perspective d’une partie de la figure 1 représentant un ensemble 34 selon un premier mode de réalisation et la figure 3 est vue de côté de l’ensemble 34 de la figure 2.

L’ensemble 34 des figures 2 et 3, par exemple un étage de rotor de la turbine basse pression, comprend un disque 36 de rotor s’étendant circonférentiellement autour de l’axe principal A et sur la périphérie duquel sont assemblées des aubes 38. L’ensemble 34 comprend aussi un anneau de retenue aval 40.

Dans le mode de réalisation des figures 2 et 3, l’anneau de retenue aval 40 est d’une seule pièce avec un anneau mobile 42. Ainsi, l’aube 38 est dépourvue de crochet de maintien de l’anneau de retenue aval 40.

Comme visible notamment sur les figures 5 à 7, le disque 36 du rotor comporte à sa périphérie une pluralité d’alvéoles 44.

Le disque 36 du rotor comporte au moins une virole de liaison 46 permettant notamment d’assembler l’anneau mobile 42 et le disque 36, par exemple au moyen d’une pluralité de boulons disposés selon une direction circonférentielle C dans des orifices axiaux portés par la virole de liaison 46 aval du disque 36 et par l’anneau mobile 42.

Comme représenté sur les figures 2 et 3, l’aube 38 est assemblée sur le premier disque 36 par insertion d’un pied d’aube 48 dans l’alvéole 44 de réception de pied d’aube. En vue en coupe dans un plan radial, le pied d’aube 48 a une forme générale de bulbe avec une partie plus large vers l’extrémité interne de l’aube 38 et une partie dont la largeur décroit en allant vers l’échasse d’aube 60.

Comme cela est visible sur la figure 5, l’alvéole 44 est délimitée selon la direction circonférentielle C par des dents 52 formant des parties du disque 36. Chaque alvéole 44 comporte une paroi radiale amont 54. La paroi radiale amont 54 est venue de matière avec les dents 52 du disque 36 et donc est venue de matière avec le disque 36 et permet de bloquer axialement le pied d’aube 48 dans l’alvéole 44.

Dans le mode de réalisation des figures 2 et 3, le pied d’aube 48 est revêtu d’un clinquant 50. Le clinquant 50 permet notamment de protéger le pied d’aube 48 et les dents 52 contre l’usure.

Dans le mode de réalisation des figures 2 à 7, la paroi radiale amont 54 est prolongée vers l’extérieur selon la direction radiale R pour former une paroi radiale amont étendue 56. On comprend donc que la paroi radiale amont 54 comprend la paroi radiale amont étendue 56.

Dans le mode de réalisation des figures 2 à 7, chaque alvéole 44 débouche dans une cavité 58 de réception d’une échasse d’aube 60.

Ainsi, la paroi radiale amont étendue 56 s’étend selon la direction radiale R jusqu’à une distance permettant à une plateforme interne 62 de l’aube de venir en butée contre la paroi radiale amont étendue 56 du disque 36. Ainsi, le disque 36 et en particulier la paroi radiale amont étendue 56 comprend une surface d’appui radial 64 configurée pour former une butée d’arrêt radial de la plateforme interne 62 de l’aube 38.

Dans le mode de réalisation des figures 2 à 7, le disque 36 et en particulier la paroi radiale amont étendue 56 de la paroi radiale amont 54 comprend une surface d’arrêt axial 66 formant une butée d’arrêt axial de l’aube 38 lorsque l’aube 38, en particulier l’échasse d’aube 60, est insérée dans la cavité 58.

Dans le mode de réalisation des figures 2 à 7, chaque cavité 58 reçoit une échasse d’aube 60 et deux éléments d’amortissement 68. Les éléments d’amortissement 68 sont disposés circonférentiellement de part et d’autre de l’échasse d’aube 60.

Dans le mode de réalisation des figures 2 à 7, la cavité 58 est délimitée par des parois inter-cavités 70 disposées circonférentiellement et qui s’étendent radialement vers l’extérieur dans le prolongement de chaque dent 52.

Dans le mode de réalisation des figures 2 à 7, la surface d’appui radial 64 permet un appui de la plateforme interne 62 de l’aube 38 sur trois côtés de l’aube 38, un appui amont sur la paroi radiale amont étendue 56 et deux appuis latéraux selon la direction circonférentielle C sur les parois inter-cavités 70. La surface d’appui radial 64 permet également d’assurer qu’il existe un espace E entre les parois de l’alvéole 44 et le pied d’aube 48 de sorte que le flux d’air de refroidissement V puisse circuler dans l’alvéole 44.

Dans le mode de réalisation des figures 2 à 7, la paroi radiale amont étendue 56 comprend un becquet amont 72 venu de matière avec le disque 36, en particulier avec la paroi radiale amont étendue 56. On comprend que la paroi radiale amont 54, comprenant la paroi radiale amont étendue 56, le becquet amont 72 et le disque 36 sont réalisés d’une seule pièce, c’est-à-dire que ces éléments ne sont pas assemblés les uns avec les autres après fabrication des différents éléments.

Dans le mode de réalisation des figures 2 à 7, la paroi radiale amont 54 présente une forme en escalier, une première section de la paroi radiale amont 54 et une deuxième section de la paroi radiale amont 54 étant reliées par une section intermédiaire s’étendant dans le prolongement du becquet amont 72. On comprend que la première et la deuxième section ne sont pas dans un même plan radial. Toutefois, ce mode de réalisation est un exemple non limitatif.

Dans le mode de réalisation des figures 2 à 7, chaque alvéole 44 est reliée à une surface amont 74 du disque 36 par un canal de ventilation 76 de l’alvéole 44. Chaque canal de ventilation 76 comporte un orifice d’entrée 78 qui débouche sur la surface amont 74 du disque 36 et un orifice de sortie 80 qui débouche dans l’alvéole 44.

Comme représenté sur la figure 3, dans un plan de coupe axial, c’est-à-dire comprenant l’axe principal A, le canal de ventilation 76 présente une inclinaison par rapport à la direction radiale R. Ainsi, l’axe du canal de ventilation 76 présente un angle avec la direction radiale R. On comprend que dans un plan radial, c’est-à-dire un plan perpendiculaire à l’axe principal A, l’orifice d’entrée 78 et l’orifice de sortie 80 ne sont pas alignés. En considérant que le canal de ventilation 76 a une forme générale de cylindre circulaire, on comprend que le centre de l’orifice d’entrée 78 et l’orifice de sortie 80 ne sont pas inclus dans un même plan radial. Ainsi, lorsque le canal de ventilation 76 a une forme générale de cylindre circulaire et selon l’orientation de l’axe du canal de ventilation 76 et des plans comprenant l’orifice d’entrée 78 et l’orifice de sortie 80, on comprend que ces orifices peuvent avoir une forme comprise entre le cercle (surface perpendiculaire à l’axe du canal de ventilation 76) et l’ellipse (surface non perpendiculaire à l’axe du canal de ventilation 76).

Dans le mode de réalisation des figures 2 à 7, chaque alvéole 44 est refroidie par un flux d’air de refroidissement V venant de l’amont du disque 36. Le flux d’air de refroidissement V entre dans le canal de ventilation 76 par l’orifice d’entrée 78 disposé sur la surface amont 74 du disque 36, parcourt le canal de ventilation 76 et pénètre dans l’alvéole 44 par l’orifice de sortie 80 du canal de ventilation 76. Le flux d’air de refroidissement V traverse l’alvéole 44 et sort par l’aval du disque 36. Le flux d’air de refroidissement V est ensuite canalisé entre le disque 36 et l’anneau mobile 42, en particulier, entre la virole de liaison 46 du disque 36 et l’anneau mobile 42 et passe ensuite par un orifice de ventilation 82 de l’anneau mobile 42.

On notera que dans le mode de réalisation des figures 2 à 7, la plateforme interne 62 de l’aube 38 comprend un becquet aval 84 et que l’aube 38 est dépourvue de crochet de maintien aval. En vue en coupe dans un plan radial, le pied d’aube 48 a une forme générale de bulbe avec une partie plus large vers l’extrémité interne de l’aube 38 et une partie dont la largeur décroit en allant vers l’échasse d’aube 60.

Par exemple, le disque 36 peut être réalisé par fabrication additive, en particulier par un procédé de fabrication additive sur un lit de poudre. Le disque 36 peut également être réalisé par usinage conventionnel, par exemple par fraisage.

L’assemblage de l’ensemble 34 selon le premier mode de réalisation va être décrit en référence aux figures 3, 4, 6 et 7.

Comme représenté sur la figure 4, chaque pied d’aube 48 est revêtu d’un clinquant 50.

Comme représenté sur la figure 6, les aubes 38 sont assemblées sur le disque 36 par insertion axiale du pied d’aube 48 dans l’alvéole 44 et de l’échasse d’aube 60 dans la cavité 58 jusqu’à la mise en contact de l’aube 38 avec la surface d’arrêt axial 66 du disque 36. Lorsque l’aube 38 est insérée dans le disque 36, l’aube 38, en particulier la plateforme interne 62 de l’aube 38, repose sur la surface d’appui radial 64 du disque 36.

Comme représenté sur les figures 6 et 7, les éléments d’amortissement 68 sont ensuite insérés dans la cavité 58 de part et d’autre de l’échasse d’aube 60.

L’assemblage des aubes 38 sur le disque 36 peut être fait par insertion de toutes les aubes 38 sur le disque 36 et par insertion des éléments d’amortissement 68, une fois toutes les aubes 38 insérées ou les éléments d’amortissement 68 peuvent être insérés dans une cavité 58 avant de passer à l’insertion de l’aube suivante. On peut également envisager qu’un opérateur insère les aubes 38 et qu’un autre opérateur insère les éléments d’amortissement 68, les deux opérations ayant lieu sur un même poste, de sorte que les aubes 38 sont insérées les unes après les autres par un opérateur et les éléments d’amortissement 68 sont insérés les uns après les autres par un autre opérateur, les deux opérateurs ne travaillant pas sur une même cavité 58.

L’anneau mobile 42 comprenant l’anneau de retenue aval 40 est ensuite rapporté sur une face aval du disque 36 afin de bloquer axialement les aubes 38 dans le disque 36, en particulier dans l’alvéole 44 et la cavité 58. Le disque 36 du rotor est assemblé à l’anneau mobile 42, par exemple au moyen d’une pluralité de boulons disposés selon une direction circonférentielle C dans des orifices axiaux portés par la virole de liaison 46 aval du disque 36 et par l’anneau mobile 42.

On obtient ainsi l’ensemble 34 de la figure 3.

Dans ce qui suit, les éléments communs aux différents modes de réalisation sont identifiés par les mêmes références numériques.

Les figures 8 à 17 représentent un deuxième mode de réalisation de l’ensemble 34.

Dans le mode de réalisation des figures 8 à 17, certains éléments sont compris en partie dans le disque 36 et en partie dans la couronne 86. Les éléments compris dans le disque sont identifiés par la lettre « A » et les éléments compris dans la couronne sont identifiés par la lettre « B ». Comme représenté sur la figure 12, la couronne 86 comporte une pluralité de dents 52B de la couronne 86, deux dents 52B adjacentes délimitant partiellement l’alvéole 44, la couronne 86 comporte une pluralité de canaux de ventilation 76B de la couronne 86, chaque canal de ventilation 76B de la couronne 86 comportant un orifice de sortie 80 qui débouche dans une alvéole 44 et une pluralité paroi inter-cavités 70B de la couronne 86. De même, le disque 36 comporte une pluralité de canaux de ventilation 76A du disque 36, chaque canal de ventilation 76A du disque 36 comportant un orifice d’entrée 78 qui débouche sur la surface amont 74 du disque 36, une pluralité de parois inter-cavités 70A du disque 36, chaque parois inter-cavités 70A du disque 36 étant prolongée radialement vers l’intérieur par une paroi de dent 52A du disque 36, comme cela est notamment représenté sur les figures 11A et 11B.

On comprend que la couronne 86 et le disque 36 sont deux éléments distincts.

Lorsque la couronne 86 est assemblée avec le disque 36, les dents 52B de la couronne 86 coopèrent avec les parois de dent 52A du disque 36 pour former les dents 52. De même, la paroi inter-cavités 70A du disque 36 coopère avec la paroi inter-cavités 70B de la couronne 86 pour former une paroi inter-cavités 70. De même, le canal de ventilation 76 est formé par le canal de ventilation 70A du disque 36, un espace E2 présent entre le disque 36 et la couronne 86 et le canal de ventilation 70B de la couronne 86.

Dans le mode de réalisation des figures 8 à 17, le disque 36 comporte le becquet aval 84. Ainsi, l’aube 38 est dépourvue de becquet amont 72 et de becquet aval 84.

Dans le mode de réalisation des figures 8 à 17, la surface d’appui radial 64 permet un appui de la plateforme interne 62 de l’aube 38 sur quatre côtés de l’aube 38, un appui amont, un appui aval et deux appuis latéraux selon la direction circonférentielle C. La surface d’appui radial 64 permet également d’assurer qu’il existe un espace E1 entre les parois de l’alvéole 44 et le pied d’aube 48 de sorte que le flux d’air de refroidissement V puisse circuler dans l’alvéole 44.

On notera également que dans le mode de réalisation des figures 8 à 17, la surface d’arrêt axial 66 est portée par la partie de la paroi radiale amont 54 qui n’est pas la paroi radiale amont étendue 56.

Dans le mode de réalisation des figures 8 à 17, l’anneau de retenue aval 40 et l’anneau mobile 42 sont deux éléments distincts. L’anneau de retenue aval 40 comporte une pluralité d’orifices de ventilation 92 et l’anneau mobile 42 est dépourvu d’orifice de ventilation.

L’assemblage de l’ensemble 34 selon le deuxième mode de réalisation va être décrit en référence aux figures 8 à 17.

Comme représenté sur la figure 10, chaque pied d’aube 48 est revêtu d’un clinquant 50.

Comme représenté sur la figure 13, les aubes 38 sont assemblées sur le disque 36 par insertion radiale du pied d’aube 48 dans la cavité 58 jusqu’à la mise en contact de l’aube 38 avec la surface d’arrêt axial 66 du disque 36. Lorsque l’aube 38 est insérée dans le disque 36, l’aube 38, en particulier la plateforme interne 62 de l’aube 38, repose sur la surface d’appui radial 64 du disque 36.

Comme représenté sur les figures 14 et 15, une fois toutes les aubes 38 insérées, la couronne 86 est mise en place.

Comme représenté sur la figure 16, les éléments d’amortissement 68 sont ensuite insérés dans chaque cavité 58 de part et d’autre de l’échasse d’aube 60.

Comme représenté sur la figure 17, l’anneau de retenue aval 40 est ensuite rapporté sur une face aval du disque 36 afin de bloquer axialement les aubes 38 dans le disque 36, en particulier dans l’alvéole 44 et la cavité 58. L’anneau de retenue aval 40 peut par exemple être fretté sur sa périphérie extérieure 94. L’anneau de retenue aval 40 pourrait également être fretté sur sa périphérie extérieure et intérieure.

Comme représenté sur la figure 17, on rapporte l’anneau mobile sur l’anneau de retenue aval 40 et le disque 36 du rotor est assemblé à l’anneau mobile 42, par exemple au moyen d’une pluralité de boulons disposés selon une direction circonférentielle C dans des orifices portés par la virole de liaison 46 aval du disque 36 et par l’anneau mobile 42.

On obtient ainsi l’ensemble 34 de la figure 17.

Quoique le présent exposé ait été décrit en se référant à des exemples de réalisation spécifique, il est évident que des différentes modifications et changements peuvent être effectués sur ces exemples sans sortir de la portée générale de l’invention telle que définie par les revendications. Par exemple, l’orifice d’entrée pourrait ne pas être aligné selon une direction parallèle à l’axe principal A avec l’orifice de sortie ; l’alvéole pourrait ne pas déboucher dans une cavité de réception d’échasse d’aube, c’est-à-dire que la paroi radiale amont pourrait ne pas se prolonger jusqu’à la plateforme interne de l’aube ; un orifice d’entrée du canal de ventilation pourrait être commun à plusieurs canaux de ventilations, c’est-à-dire qu’un orifice d’entrée peut être en communication fluidique avec plusieurs orifices de sorties et donc avec plusieurs alvéoles ; l’aube pourrait comporter un crochet de maintien aval d’un anneau de retenue aval de l’aube dans l’alvéole ; le canal de ventilation pourrait ne pas avoir une forme de cylindre circulaire ; le canal de ventilation pourrait ne pas avoir une forme de cylindre de révolution.

En outre, des caractéristiques individuelles des différents modes de réalisation évoqués peuvent être combinées dans des modes de réalisation additionnels. Par conséquent, la description et les dessins doivent être considérés dans un sens illustratif plutôt que restrictif.

Claims

Disque (36) de rotor pour une turbomachine (10), le disque (36) s’étendant circonférentiellement autour d’un axe (A) et comportant une pluralité d’alvéoles (44) configurées pour recevoir et retenir radialement des pieds d’aubes (48) et chaque alvéole (44) comportant une paroi radiale amont (54) configurée pour bloquer axialement le pied d’aube (48) dans l’alvéole (44), chaque alvéole (44) étant reliée à une surface amont (74) du disque (36) par un canal de ventilation (76) de l’alvéole (44), le canal de ventilation (76) comportant un orifice d’entrée (78) qui débouche sur la surface amont (74) du disque (36) et un orifice de sortie (80) qui débouche dans l’alvéole (44).
Disque (36) selon la revendication 1, dans lequel la paroi radiale amont (54) de l’alvéole (44) est prolongée vers l’extérieur selon une direction radiale (R) pour former une paroi radiale amont étendue (56).
Disque (36) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le disque (36) comprend une surface d’appui radial (64) configurée pour former une butée d’arrêt radial d’une plateforme d’aube (62).
Disque (36) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la paroi radiale amont (54) comprend un becquet amont (72).
Disque (36) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la paroi radiale amont (54) comprend une surface d’arrêt axial (66) configurée pour former une butée d’arrêt axial d’une aube (38).
Disque (36) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel chaque alvéole (44) débouche dans une cavité (58) de réception d’une échasse d’aube (60).
Disque (36) selon la revendication 6, dans lequel la cavité (58) de réception de l’échasse (60) est délimitée par des parois inter-cavité (70) disposées circonférentiellement et s’étendant radialement vers l’extérieur dans le prolongement de dents (52) délimitant les alvéoles (44).
Disque (36) selon la revendication 6 ou 7, dans lequel chaque cavité (58) est configurée pour recevoir une échasse d’aube (60) et deux éléments d’amortissement (68) disposés circonférentiellement de part et d’autre de l’échasse.
Disque (36) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, le disque (36) comprenant une couronne (86) rapportée définissant au moins partiellement les alvéoles (44), le canal de ventilation (76) de l’alvéole (44) étant défini partiellement dans le disque (36) et dans la couronne (86).
Ensemble d’un disque (36) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, d’une pluralité d’aubes (38), un pied d’aube (48) étant reçu dans chaque alvéole (44) et d’un anneau de retenue aval (40) fixé sur le disque (36) et configuré pour bloquer axialement le pied d’aube (48) dans l’alvéole (44).
Ensemble selon la revendication 10, dans lequel l’anneau de retenue aval (40) est d’une seule pièce avec un anneau mobile (42).
Turbomachine (10) comprenant un ensemble selon la revendication 10 ou 11.