FR3099520A1

FR3099520A1 - Roue de turbomachine

Info

Publication number: FR3099520A1
Application number: FR1908781A
Authority: FR
Inventors: Cédric ZAMAI Laurent; Guilhem Bruno JEANNIN Benoît; Gaël Julien MALLET Nicolas
Original assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2019-07-31
Filing date: 2019-07-31
Publication date: 2021-02-05
Anticipated expiration: 2039-07-31
Also published as: FR3099520B1

Abstract

L’invention concerne une roue, en particulier une roue de turbine, pour turbomachine s’étendant longitudinalement selon un axe X comprenant un disque (98) présentant à sa périphérie une pluralité d’alvéoles (96) s’étendant principalement axialement, une pluralité d’aubes (40, 42), chacune pourvue d’un pied (50) engagé et retenu dans une alvéole (96), chacune des aubes présentant une échasse (48) de liaison du pied (50) à une plate-forme (46), chaque plate-forme (46) d’une aube étant agencée circonférentiellement bout à bout avec une plate-forme (46) d’une aube circonférentiellement adjacente au niveau d’un interstice de jonction entre les plates-formes, lesdites plates-formes (46) circonférentiellement adjacentes délimitant radialement à l’extérieur une veine annulaire d’un flux gazeux, et radialement à l’intérieur une cavité inter-échasse (58) s’étendant circonférentiellement entre les échasses (48) des deux aubes (40, 42) circonférentiellement adjacentes, caractérisée en ce que, pour chaque aube (40, 42), une tôle (64) comprenant une première partie (64a) et une deuxième partie (64b) est telle que :- la première partie (64a) est disposée entre un pied (50) de l’aube et un fond de l’alvéole dans laquelle est engagé ledit pied (50) d’aube, - la deuxième partie (64b) est agencée en vis-à-vis radialement de l’interstice de jonction située entre les plates-formes (46) des deux aubes (42) circonférentiellement adjacentes.

Description

Roue de turbomachine

Domaine technique de l’invention

La présente invention concerne le domaine relatif à l’étanchéité des jonctions inter-aubes, par exemple dans une roue aubagée d’une turbomachine.

Etat de la technique antérieure

Classiquement, une turbomachine comprend d’amont en aval, un compresseur basse pression, un compresseur haute pression, une chambre de combustion, une turbine haute pression et une turbine basse pression. La figure 1 illustre un étage d’une turbine basse pression qui comprend une rangée annulaire 2 d’aubes fixes amont et une rangée annulaire 4 d’aubes mobiles aval formant une roue. Chaque aube 6 d'une roue de turbine basse pression comprend une pale 8 radiale reliée à son extrémité radialement interne à une plate-forme 10 reliée à un pied 12 par l’intermédiaire d’une échasse 16. Les pieds 12 d’aubes sont montés axialement et retenus radialement dans des alvéoles ou rainures axiales d’un disque 14, réparties sur toute la périphérie externe de celui-ci. En fonctionnement, l’air chaud sortant de la chambre de combustion s’écoule dans les turbines haute et basse pression.

Les rainures du disque 14 sont régulièrement réparties autour de l'axe du disque et définissent entre elles des dents 18 du disque 14. En position de montage, les plates-formes 10 des aubes 6 sont disposées circonférentiellement bout à bout et agencées radialement en vis-à-vis des dents 18 du disque. Par ailleurs, on observe que chaque plate-forme 10 se prolonge à son extrémité amont par une paroi amont 20 laquelle est reliée à son extrémité radialement interne à un becquet 22 s’étendant vers l’amont. Chaque paroi amont 20 s’étend radialement vers l’axe de rotation de la turbomachine mais n’est pas nécessairement radiale.

Les bords longitudinaux en vis-à-vis circonférentiel des plates-formes 10 ainsi que les bords en vis-à-vis circonférentiel des parois amont 20 sont séparés les uns des autres par des interstices (faibles jeux circonférentiels). En fonctionnement, des fuites, appelées fuites inter-aubes, apparaissent au niveau de ces interstices, et sont schématisées en figure 1 par la première flèche A. Pour améliorer l’étanchéité entre les secteurs, il est connu de monter des dispositifs d'étanchéité 24 dans les cavités inter-échasses qui, en fonctionnement, sont sollicités radialement vers l'extérieur par les forces centrifuges et viennent en appui radial sur les faces radialement internes des plates-formes 10 pour limiter les fuites de gaz entre les bords des plates-formes 10 et des parois amont 20 tels qu’indiqué précédemment. Ces dispositifs d’étanchéité 24 peuvent également assurer un amortissement des vibrations auxquelles les aubes sont soumises en fonctionnement.

Dans la technique actuelle, ces dispositifs ou organes d'étanchéité 24, appelés parfois « bonbons », sont engagés dans des cavités latérales des aubes qui sont formées radialement à l’intérieur des plates-formes 10 et qui débouchent en direction circonférentielle. Chaque organe d'étanchéité 24 comprend une partie d'extrémité circonférentielle engagée dans la cavité latérale d'une aube et une partie d'extrémité circonférentielle opposée engagée dans la cavité latérale d'une aube circonférentiellement adjacente. On comprend que la forme de chaque dispositif est imposée par la forme de l’aube, plus spécifiquement par la géométrie de la cavité.

Pour éviter que de l’air chaud ne circule vers l’intérieur dans le passage annulaire entre la rangée annulaire 2 d’aubes fixes et la rangée annulaires 4 d’aubes mobiles, un circuit de ventilation est prévu et consiste en partie à prélever de l’air au niveau du compresseur de la turbomachine pour le réinjecter au niveau de la turbine basse pression, en particulier entre la rangée annulaire 2 d’aubes fixes et la roue aubagée 4.

L’injection de cet air a une double fonction. La première fonction est d’empêcher l’air provenant de la veine d’air chaud, de s’introduire radialement vers l’intérieur dans le passage annulaire 26 entre le distributeur 2 et la roue aubagée 4. La deuxième fonction est de refroidir le rotor 4, notamment en injectant de l’air plus frais, provenant du compresseur, au niveau des poireaux 28 d’équilibrage dynamique du rotor 4.

Si le circuit de ventilation précité permet de limiter les réintroductions d’air chaud, on observe qu’une partie de l’air peut aussi s’écouler entre les plates-formes 10, ce qui réduit l’efficacité du circuit de ventilation puisque cet air de fuite ne participe ni au refroidissement des disques 4 ni à la limitation de la réintroduction d’air chaud. Une solution évidente serait d’augmenter le débit d’air prélevé dans le compresseur mais cela serait au détriment du rendement de la turbomachine.

Il est donc nécessaire de limiter les fuites d’air de sorte à minimiser, la quantité d’air prélevée au niveau du compresseur.

Les figures 1 et 2 illustrent par ailleurs les fuites d’air observées au niveau du premier étage de la turbine basse pression.

On note également qu’en fonctionnement, les pieds 12 d’aubes sont soumis, de par les contacts répétés avec les portées des alvéoles, à une usure rapide. Pour allonger la durée de vie de ces pieds 12 d’aubes et limiter l’usure des alvéoles du disque 14, il est connu de monter sur ces pieds 12, avant de les monter dans les alvéoles du disque 14, des clinquants 30. Un exemple de clinquant 30 est illustré à la figure 3. Il s’agit d’une tôle cintrée qui présente une section transversale ayant la forme générale d’un U, dont les deux branches latérales 32, 34 forment un angle avec la base plane compris entre 30° et 90°. En d’autres termes, les extrémités libres 32a, 34a de ces branches 32, 34 convergent l’une vers l’autre. Le clinquant 30 comprend en outre un rebord 36 de retenue axial, destiné à bloquer axialement le clinquant 30 sur le bulbe 38 du pied 12 d’aube, notamment lors de la mise en rotation de la roue mobile 4.

Malgré ces dispositifs, des fuites d’air ont toujours lieu, au niveau de la turbine basse pression.

L’invention a donc pour but d’apporter une solution simple, efficace et économique aux inconvénients de la technique actuelle exposée ci-dessus.

Le présent document porte sur une roue, en particulier une roue de turbine, pour turbomachine s’étendant longitudinalement selon un axe X comprenant un disque présentant à sa périphérie une pluralité d’alvéoles s’étendant principalement axialement, une pluralité d’aubes, chacune pourvue d’un pied engagé et retenu dans une alvéole, chacune des aubes présentant une échasse de liaison du pied à une plate-forme, chaque plate-forme d’une aube étant agencée circonférentiellement bout à bout avec une plate-forme d’une autre aube circonférentiellement adjacente au niveau d’un interstice de jonction entre les plateformes, lesdites plateformes circonférentiellement adjacentes délimitant radialement à l’extérieur une veine annulaire d’un flux gazeux, et radialement à l’intérieur une cavité inter-échasse s’étendant circonférentiellement entre les échasses des deux aubes circonférentiellement adjacentes, caractérisée en ce que, pour chaque aube, une tôle comprenant une première partie et une deuxième partie est telle que :
- la première partie est disposée entre un pied de l’aube et un fond de l’alvéole dans laquelle est engagé ledit pied d’aube,
- la deuxième partie est agencée en vis-à-vis radialement au droit de l’interstice de jonction située entre les plates-formes des deux aubes circonférentiellement adjacentes.

Cet agencement permet de recouvrir les interstices qui séparent les plates-formes d’aubes circonférentiellement adjacentes sur laquelle est montée une seconde partie de la tôle. En fonctionnement, le dispositif d’étanchéité est soumis à des forces centrifuges engendrées par la rotation de la roue mobile. Cette force centrifuge plaque ainsi le dispositif d’étanchéité sur la seconde partie de la tôle. La seconde partie, soumise à une contrainte radiale du dispositif d’étanchéité vers la plate-forme, ferme alors l’interstice inter-secteur, ce qui permet de fortement réduire les fuites inter-aubes de la technique antérieure.

La tôle permet ainsi d’assurer, par le biais de première et deuxième parties, deux fonctions distinctes.

La première partie de la tôle permet d’assurer une fonction anti-usure, fonction généralement assurée par un clinquant, pour limiter l’usure des pieds d’aubes lors de la mise en rotation de la roue d’aube. La première partie présente ainsi une première section, transversale en forme de U, de manière générale d’une forme proche (similaire) de l’empreinte extérieure du bulbe d’extrémité d’un pied d’aube.

La seconde partie de la tôle permet d’assurer une fonction d’étanchéité en combinaison avec les dispositifs d’étanchéité. Lors du fonctionnement de la roue mobile, la force centrifuge contraint le dispositif d’étanchéité à se plaquer contre la surface radialement interne de cette seconde partie. Les dispositifs d’étanchéité, peuvent également assurer un amortissement des vibrations auxquelles les aubes sont soumises.

Chaque aube peut comprendre une paroi amont agencée à une extrémité amont de la plate-forme et s’étendant radialement vers l’intérieur depuis celle-ci, les parois amont des aubes étant agencées circonférentiellement bout à bout et la seconde partie de chaque tôle étant conformée de manière à venir en vis-à-vis axial de deux parois amont circonférentiellement adjacentes.

Egalement, la deuxième partie peut comprendre une première portion sensiblement plane agencée en vis-à-vis radialement entre un dispositif d’étanchéité et deux plateformes de deux aubes circonférentiellement adjacentes, le dispositif d’étanchéité étant disposé radialement à l’intérieur de la cavité inter-échasse qui s’étend circonférentiellement entre les échasses des deux aubes circonférentiellement adjacentes.

Une telle disposition de la deuxième partie de la tôle, en particulier de sa première portion radialement entre le dispositif d’étanchéité et les plates-formes des aubes circonférentiellement adjacentes, permet ainsi, lors du fonctionnement de la roue, que la force centrifuge à laquelle est soumis le dispositif d’étanchéité, contraigne la seconde partie, plane en contact avec la surface radialement interne des plates-formes d’aubes circonférentiellement adjacentes.

En outre, la deuxième partie peut comprendre une seconde portion sensiblement plane agencée en vis-à-vis axial de deux parois amont circonférentiellement adjacentes.

Cette seconde portion, disposée axialement en vis-à-vis avec les parois amont des aubes circonférentiellement adjacentes, peut être également en contact avec ces parois amont. Elle présente en outre une surface sensiblement plane, similaire à la surface radiale des aubes circonférentiellement adjacentes. Egalement, les dispositifs d’étanchéité sont ainsi disposés en vis-à-vis axial de cette seconde portion, de sorte que la force centrifuge appliquée au dispositif d’étanchéité lors de la rotation de la roue mobile permet au dispositif d’étanchéité d’engendrer une contrainte qui est intégralement appliquée à la seconde partie de la tôle.

De plus, une portion coudée de jonction peut relier la première portion de la deuxième partie et de la seconde portion de la deuxième partie.

Cette partie coudée permet ainsi à la tôle d’épouser la forme des aubes, en particulier de la liaison entre la plate-forme et la paroi amont.

Par ailleurs, chaque tôle peut comprendre une partie élastiquement déformable reliant la première partie à la deuxième partie.

Cette partie élastiquement déformable, pouvant être constituée d’une tôle sensiblement ondulée, permet une déformation sensiblement radiale, permettant le plaquage de la deuxième partie de la tôle sur les plates-formes, lorsque contrainte par le dispositif d’étanchéité. Cela permet en particulier à la deuxième partie de la tôle, d’épouser la forme de la partie supérieure de la cavité définie par les plates-formes des aubes adjacentes circonférentiellement.

La partie élastiquement déformable peut s’étendre sensiblement sur toute une dimension axiale du pied d’aube.

Ainsi, étant donné que le clinquant s’étend sur toute la longueur axiale des pieds d’aubes, afin de protéger l’intégralité de la surface radialement interne du bulbe, la partie élastiquement déformable peut comprendre des dimensions axiales voisines. Ainsi, la partie élastiquement déformable connectant les première et deuxième parties, présente une dimension axiale sensiblement égale à la longueur axiale du pied d’aube.

La partie élastiquement déformable peut comprendre au moins une portion sensiblement plane, s’étendant radialement vers l’extérieur depuis la partie élastiquement déformable et agencée sensiblement orthogonalement à une paroi amont .

Une portion coudée de jonction peut relier la portion sensiblement plane de la partie élastiquement déformable à la deuxième partie de la tôle.

Une partie sensiblement plane peut s’étendre, depuis une seconde extrémité circonférentielle de la deuxième partie de la tôle, radialement vers l’intérieur, ladite partie étant sensiblement parallèle à ladite portion sensiblement plane de ladite partie élastiquement déformable.

Ainsi, une telle tôle présente une forme lui permettant un maintien amélioré dans la cavité définie par la surface radialement interne des plates-formes ainsi que par les parois amont des aubes adjacentes circonférentiellement. Egalement, lors de la rotation de la roue, le dispositif d’étanchéité vient contraindre, même à de faibles vitesses lorsque la force centrifuge a une composante radiale et axiale, en agissant sur la seconde partie, la partie sensiblement plane de la partie élastiquement déformable ainsi que sur la partie parallèle, une telle tôle de sorte à obstruer les fuites pouvant survenir au niveau des interstices situés entre les plateformes des aubes circonférentiellement adjacentes.

Le présent document porte également sur une turbomachine, telle qu’un turboréacteur ou un turbopropulseur d’avion, caractérisée en ce qu’elle comprend une roue telle que décrite plus haut.

Ainsi, dans une telle turbomachine, les fuites inter-secteurs sont réduites. Egalement, dans cette turbomachine, l’air de refroidissement, provenant du compresseur et réinjecté au niveau de la turbine basse pression, s’oppose moins voire ne s’oppose plus, grâce à l’étanchéité améliorée, au débit d’air dans le passage annulaire entre le premier distributeur de la turbine basse pression et le premier étage de rotor de la turbine basse pression. Cela permet de minimiser ainsi l’air prélevé au niveau du compresseur, et d’améliorer globalement la performance de la turbine.

Le présent document porte en outre sur un procédé de montage de la roue telle que décrite précédemment, comprenant les étapes suivantes :

a) Engagement axial de chacune des premières parties des tôles sur une extrémité des pieds des aubes selon une direction radiale orthogonale à l’axe X depuis la paroi radiale de la plate-forme ;

b) Engagement axial de chacun des ensembles obtenus à l’issue de l’étape a) dans les alvéoles du disque, depuis la paroi radiale de la plate-forme des aubes ; et

c) Engagement de chacun des dispositifs en vis-à-vis radialement à l’intérieur de la seconde partie des tôles.

Le présent document porte également sur un procédé de montage de la roue telle que décrite précédemment, comprenant les étapes suivantes :

b) Reconstruction d’une couronne de roue mobile, en agençant lesdites parois radiales des aubes des ensembles obtenus à l’issue de l’étape a) circonférentiellement bout à bout ;

c) Engagement de chacun des dispositifs en vis-à-vis radialement à l’intérieur de la seconde partie des tôles de la couronne de roue mobile ;

d) Engagement de l’ensemble obtenu à l’issue de l’étape c) dans les alvéoles du disque, depuis la paroi radiale de la plate-forme des aubes.

Brève description des figures

schématise les circulations d’air au niveau du premier étage d’une turbine ;

schématise les fuites d’air au niveau d’une rangée d’aubes de rotor ;

représente un clinquant utilisé dans la technique antérieure ;

représente un schéma de principe de l’invention ;

[Fig. 5A] et [Fig. 5B] représentent deux vues en perspective d’un premier mode de réalisation d’une tôle ;

représente une vue en perspective d’un deuxième mode de réalisation de la tôle ;

représente une vue en perspective d’un troisième mode de réalisation de la tôle ;
et [Fig. 8B] représentent le montage d’une tôle sur un pied d’aube ;

[Fig. 9A] et [Fig. 9B] représentent le montage des dispositifs d’étanchéité ;

[Fig. 10A] et [Fig. 10B] représentent le montage d’une couronne aubagée comprenant les dispositifs d’étanchéité dans les alvéoles d’un disque.

Description détaillée de l’invention

On se réfère maintenant aux figures 3 à 9, en lien avec l’invention de la présente demande.

La figure 4 illustre un schéma de principe d’un premier mode de réalisation pour réduire les fuites inter-secteurs.

Ainsi, deux secteurs 40, 42 d’une roue de rotor sont représentés schématiquement, selon une vue en coupe, c’est-à-dire deux aubes directement circonférentiellement adjacentes.

L’invention, bien que décrite en relation avec la turbine basse pression d’une turbomachine, est applicable à d’autres parties de la turbomachine où des tôles telles que décrites ci-après peuvent être utilisées pour une fonction d’étanchéité inter-aubes.

Ces aubes 40, 42, comprennent une plate-forme 46 reliée radialement à l’extérieur à une pale 44 et radialement à l’intérieur à une échasse 48 pourvue d’un pied 50 qui est par exemple en queue d'aronde ou analogue, et qui est engagé dans une alvéole longitudinale formée à la périphérie externe d'un disque (non représenté en figure 3, mais identique au disque représenté en figure 2). Comme on peut le voir sur la figure 3, les pieds 50 d’aubes comprennent à leur extrémité radialement interne un bulbe 51. Les alvéoles de logement des pieds 50 d'aubes, ayant une forme complémentaire au bulbe 51 des pieds d’aubes, définissent entre elles des dents qui sont agencées en vis-à-vis radial des plates-formes 46 des aubes 40, 42.

Le terme « radialement » en relation avec l’un des termes « interne » et « externe » est à interpréter au regard de l’axe de la roue mobile ou axe de rotation de la turbomachine. Les termes « amont » et « aval » sont à interpréter en relation avec la sens des gaz au travers de la roue lorsque celle-ci est intégrée à une turbomachine. La direction indiquée par la flèche A en Fig. 1 est une direction allant de l’amont vers l’aval.

Chaque aube 40, 42 comprend en outre une paroi amont 52 s’étendant radialement vers l’intérieur à une extrémité amont de la plate-forme 46. Cette paroi est sensiblement plane, et présente une épaisseur sensiblement identique à celle de la plate-forme 46. Elle est notamment reliée à la plate-forme 46 par une portion coudée 54.

Les aubes 40, 42 sont montées dans les alvéoles du disque de sorte que les plates-formes 46, ainsi que les parois amont 52 soient agencées circonférentiellement bout à bout de manière à délimiter radialement vers l’intérieur une veine annulaire d’un flux gazeux. Dans un tel agencement, un interstice existe entre les plates-formes 46 et les parois amont 52.

Un becquet 56 s’étend à partir de chaque paroi amont 52, axialement, c’est-à-dire sensiblement orthogonalement à la paroi amont 52, de sorte à s’opposer au passage de l’air provenant de la veine principale vers le passage annulaire entre le premier distributeur 2 de la turbine basse pression et le premier étage de rotor 4 de la turbine basse pression. En combinaison, avec une extrémité axiale du premier étage de distributeur 2, le becquet 56 forme un labyrinthe, s’opposant au passage d’air en provenance de la veine.

Une cavité inter-échasse 58 est formée entre deux aubes 40, 42 circonférentiellement adjacentes, délimitée à son extrémité amont, par les parois amont 52 des aubes circonférentiellement adjacentes 40, 42, et par les échasses 48 des deux aubes circonférentiellement adjacentes 40, 42. La cavité inter-échasse 58 comprend ainsi une première cavité latérale délimitée par la paroi amont 52, la plate-forme 46 et l’échasse 48 d’une première aube 40 et une deuxième cavité latérale délimitée par la paroi amont 52, la plate-forme 46 et l’échasse 48 d’une deuxième aube 42, circonférentiellement adjacente à la première aube 40. Le montage dans le disque de ces deux aubes 40, 42, circonférentiellement bout à bout, forme alors la cavité inter-échasse 58.

Un dispositif d’étanchéité 60 est monté dans chaque cavité inter-échasses.

Chaque organe d'étanchéité 60 comprend une partie d'extrémité circonférentielle engagée dans la cavité latérale d'une aube et une partie d'extrémité circonférentielle opposée engagée dans la cavité latérale d'une aube circonférentiellement adjacente.

La forme de chaque dispositif est imposée par la forme de l’aube 40, 42, plus spécifiquement par la géométrie de la cavité 58. La forme du dispositif complémentaire à celle de la cavité permet, en fonctionnement, d’assurer un appui radial maintenu sur les faces internes des plates-formes 46, ce qui limite les réintroductions de gaz chauds de la veine principale dans les interstices 62 à la jonction entre deux plates-formes 46 circonférentiellement adjacentes.

Comme on peut le voir sur la figure 4, le dispositif d’étanchéité 60 n’est pas directement en contact avec les échasses 48 des aubes 40, 42 circonférentiellement adjacentes. En effet, une tôle 64, comprenant trois parties 64a, 64b, et 64c fonctionnellement distinctes, est agencée de sorte à améliorer l’étanchéité inter-secteur, en synergie avec le dispositif d’étanchéité 60.

La première partie 64a est disposée entre un pied 50 de l’aube et un fond de l’alvéole dans laquelle est engagé ledit pied 50 d’aube. La première partie présente une forme similaire au cliquant 30 de l’art antérieur, décrit en référence à la figure 3.

Comme cela est visible sur les figures 5A et 5B, il s’agit d’une tôle 64a de section générale en U, comprenant une portion plane 66, destinée à être agencée en vis-à-vis de la paroi radialement intérieure du bulbe 51 d’un pied 50 d’aube. Les portions radiales 68, destinées à venir contre les parois radiales les pieds 50 d’aubes, comprennent des extrémités convergentes comprennent une première paroi 70, sensiblement incurvée, épousant la forme du bulbe 51 du pied 50 d’aube. Chaque portion radiale 68 de la première partie 64a comprend également une deuxième paroi 72 sensiblement plane, dont l’extrémité 72a est sensiblement incurvée de sorte à présenter une incurvation inverse à l’incurvation de la première paroi 70. La première partie 64a présente une largeur axiale sensiblement égale à la longueur du bulbe 51 d’un pied 50 d’aube.

Comme cela est visible sur les figures 5A et 5B, en extrémité amont de la pièce, la première partie 68 comprend en outre un rebord 74 de butée axiale sur le pied 50 d’aube. Ainsi une fois montée, cette butée 74, vient en appui sur la face radiale amont du pied 50, de sorte à limiter le pivotement de la première partie lors de la mise en rotation de la roue de rotor 4.

La deuxième partie 64b comprend une première portion 76 qui est agencée en vis-à-vis radialement vers l’intérieur d’un dispositif d’étanchéité 60 et en vis-à-vis radialement vers l’extérieur de la plate-forme 46 de ladite aube 40 et de la plate-forme 46 d’une aube 42 circonférentiellement adjacente.

Cette deuxième partie 64b comprend une seconde portion 78, mieux visible aux figures 5A et 5B. La deuxième partie comprend également une seconde portion 78 sensiblement plane agencée en vis-à-vis axial de la paroi amont 52 de l’aube 40 et d’une paroi amont 52 circonférentiellement adjacente. Enfin, une portion coudée 80 de jonction relie la première portion 76 de la deuxième partie 64b et de la seconde portion 78 de la deuxième partie 64b. Comme cela est visible, la seconde partie 64b comprend également une portion coudée 82 à une extrémité aval, dont une extrémité libre 84 est incurvée, de manière à s’étendre radialement vers l’aval.

Les première 76 et deuxième 78 portions de la deuxième partie 64b peuvent être agencées de sorte à former un angle compris entre 90° et 135°.

La deuxième portion 78 de la deuxième partie 64b peut également comprendre un renfoncement 86, tel que visible sur les figures 5A et 5B, se prolongeant en une portion plane 88, dont l’extrémité radialement intérieure est destinée à être agencée en vis-à-vis radial à l’extérieur d’une dent de disque, lorsque montée dans une roue mobile 4.

La partie élastiquement déformable 90 est une partie de jonction reliant la première 64a et la deuxième 64b partie..

La partie élastiquement déformable 90 élastiquement déformable est reliée à une extrémité sensiblement incurvée, ayant une largeur axiale sensiblement égale à la longueur du bulbe 51 du pied 50 d’aube. De préférence, la partie élastiquement déformable 90 présente la même largeur axiale que l’extrémité axiale de la première partie 64c. En d’autres termes, cette partie élastiquement déformable 90 s’étend sensiblement sur toute une longueur du pied 50 d’aube.

L’élasticité de cette partie 90 peut provenir du matériau utilisé, de l’amincissement localisé de la tôle ou encore d’une conformation en « épingle » de la tôle au niveau de la partie 90, comme illustré sur les figures 5A et 5B. Par conformation en « épingle » on entend que la tôle coudée est conformée de sorte à procurer de la souplesse à cette partie .

Comme on peut le voir sur les figures, la partie élastiquement déformable 90 est ondulée, c’est-à-dire que la tôle présente des déformations axiales, de sorte à permettre à la tôle 64 de se déformer radialement lorsque la deuxième partie 64b est soumise à une contrainte dirigée radialement vers l’extérieur.

La partie élastiquement déformable 90 comprend une deuxième portion 92 qui est une portion sensiblement plane, s’étendant radialement depuis la partie 90 élastiquement déformable vers l’extérieur. La seconde portion 92 est agencée sensiblement orthogonalement à la paroi amont 52. Cette deuxième portion 92 est reliée à une portion coudée 95 de jonction la reliant à la deuxième partie 64b de la tôle 64.

Une variante de la tôle 64 pouvant être comprise dans la roue de rotor 4 est illustrée à la figure 6.

Ainsi, la première variante est exempte de la deuxième portion 78 de la deuxième partie 64b de la tôle 64.

Une deuxième variante illustrée à la figure 7 comprend une partie 77 sensiblement plane s’étendant depuis une extrémité axiale de la deuxième partie 76 de la tôle 64 (qui dans la variante de la figure 5 est libre). Cette partie 77 s’étend radialement vers l’intérieur de sorte à être sensiblement parallèle à la seconde portion 92 de la partie élastiquement déformable 90 également sensiblement plane. La partie 77 est reliée à l’extrémité axiale de la deuxième partie 64c de la tôle 64 (en partie à la première portion 76 de la deuxième partie 64b) via une portion coudée 77a, afin d’épouser au mieux la cavité inter-échasse 58.

Quelle que soit la variante de tôle utilisée, en fonctionnement, la force centrifuge (identifiée par la flèche F sur la figure 4) entraine le dispositif d’étanchéité 60, de sorte que celui-ci vient appuyer radialement vers l’extérieur sur la deuxième partie 64b de la tôle 64. La partie élastiquement déformable 90, permet par sa déformation élastique, que la seconde portion 76 de la deuxième partie 64b soit plaquée contre les deux plates-formes 46 des aubes 40, 42 adjacentes. Ainsi, la seconde portion 76 vient obstruer les interstices 62 de jonction entre les deux plates-formes 46 des deux aubes 40, 42 adjacentes circonférentiellement.

La deuxième variante permet en particulier, lorsque la force centrifuge F comprend une composante radiale et une composante axiale (à faible vitesse de rotation du rotor), d’exercer une contrainte néanmoins sur la tôle 64, soit directement sur la première partie 64a, ou sur la deuxième portion 92 de la partie élastiquement déformable 90et la partie plane supplémentaire.

La première variante permet d’alléger la tôle, et donc la roue mobile, dans une logique de réduction de la masse globale de l’aéronef.

Pour l’ensemble des variantes, la tôle peut être monobloc, ou un assemblage d’éléments de tôle.

Les figures 8, 9 et 10 illustrent deux variantes de montage d’une roue telle que décrite précédemment.

Le premier procédé de montage comprend une première étape consistant à engager axialement chacune des premières parties 64a des tôles 64 sur une extrémité des pieds 50 des aubes 40, 42 selon une direction radiale orthogonale à l’axe X depuis l’extrémité du pied 50 d’aube opposée à la paroi amont 52. Cet engagement est illustré en figure 8. La première partie 64a, présentant une forme complémentaire du bulbe 51 radialement intérieur du pied 50 d’aube, est donc montée sur le pied 50 d’aube selon un mouvement de translation indiqué par le flèche M1 sur la figure 8A. Une fois monté, on obtient l’ensemble 94 illustré à la figure B. La deuxième portion 92 de la partie élastiquement déformable 90 de la tôle vient alors en vis-à-vis axial de l’échasse 48 de l’aube 40, 42.

La deuxième étape, consiste ensuite à engager axialement des ensembles 94 illustrés à la figure 8B dans les alvéoles 96 du disque 98, depuis la paroi amont 52 de la plate-forme 46 des aubes 40, 42. Comme cela est visible sur la figure 9A, les ensembles 94 sont montés sur le disque 98, de sorte à aligner circonférentiellement bout à bout les plates-formes 46 des aubes 40, 42 et former une virole annulaire.

La troisième étape consiste à engager chacun des dispositifs d’étanchéité 60 en vis-à-vis radialement à l’intérieur de la deuxième partie 64b des tôles 64. Comme schématisé par la flèche M2 sur la figure 9A, les dispositifs d’étanchéité 60 sont insérés axialement. On obtient alors la roue de la figure 9B, telle que décrite précédemment.

Une variante de procédé, comprenant la même première étape, comprend une deuxième étape consistant à reconstruire une couronne 100 de roue mobile, en agençant lesdites parois amont 52 des aubes 40, 42 des ensembles 94 obtenus à l’issue de l’étape a) circonférentiellement bout à bout. La troisième étape consiste à engager chacun des dispositifs d’étanchéité 60 en vis-à-vis radialement à l’intérieur de la seconde partie des tôles 64 de la couronne de roue mobile. On obtient alors un ensemble dont une portion 100a est illustrée à la figure 10A.

La quatrième étape consiste à engager l’ensemble 100 obtenu à l’issue de la troisième étape sur un disque, c’est-à-dire engager chacun des pieds 50 d’aubes dans des alvéoles 96 du disque 98, depuis la paroi amont 52 de la plate-forme 46 des aubes 40, 42. Ceci est notamment illustré à la figure 10B.

Claims

Roue, en particulier une roue de turbine, pour turbomachine s’étendant longitudinalement selon un axe X comprenant un disque (98) présentant à sa périphérie une pluralité d’alvéoles (96) s’étendant principalement axialement, une pluralité d’aubes (40, 42), chacune pourvue d’un pied (50) engagé et retenu dans une alvéole (96), chacune des aubes présentant une échasse (48) de liaison du pied (50) à une plate-forme (46), chaque plate-forme (46) d’une aube étant agencée circonférentiellement bout à bout avec une plate-forme (46) d’une aube circonférentiellement adjacente au niveau d’un interstice de jonction entre les plates-formes, lesdites plates-formes (46) circonférentiellement adjacentes délimitant radialement à l’extérieur une veine annulaire d’un flux gazeux, et radialement à l’intérieur une cavité inter-échasse (58) s’étendant circonférentiellement entre les échasses (48) des deux aubes (40, 42) circonférentiellement adjacentes, caractérisée en ce que, pour chaque aube (40, 42), une tôle (64) comprenant une première partie (64a) et une deuxième partie (64b) est telle que :
- la première partie (64a) est disposée entre un pied (50) de l’aube et un fond de l’alvéole dans laquelle est engagé ledit pied (50) d’aube,
- la deuxième partie (64b) est agencée en vis-à-vis radialement de l’interstice de jonction située entre les plates-formes (46) des deux aubes (42) circonférentiellement adjacentes.
Roue selon la revendication 1, dans laquelle chaque aube (40, 42) comprend une paroi amont (52) agencée à une extrémité amont de la plate-forme (46) et s’étendant radialement vers l’intérieur depuis celle-ci, les parois amont (52) des aubes (40, 42) étant agencées circonférentiellement bout à bout et la deuxième partie (64b) de chaque tôle (64) étant conformée de manière à venir en vis-à-vis axial de deux parois amont (52) circonférentiellement adjacentes.
Roue selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle la deuxième partie (64b) comprend une première portion (76) sensiblement plane agencée en vis-à-vis radialement entre un dispositif d’étanchéité (60) et deux plates-formes (46) de deux aubes circonférentiellement adjacentes, le dispositif d’étanchéité (60) étant disposé dans une cavité inter-échasse (58) s’étendant circonférentiellement entre les échasses (48) des deux aubes (40, 42) circonférentiellement adjacentes.
Roue selon l’une des revendications 1 à 3, dans laquelle la deuxième partie (64b) comprend une seconde portion (78) sensiblement plane agencée en vis-à-vis axial de deux parois amont (52) circonférentiellement adjacentes.
Roue selon la revendication 3 et 4, dans laquelle une portion coudée (80) de jonction relie la première portion (76) de la deuxième partie (64b) et la seconde portion (78) de la deuxième partie (64b).
Roue selon l’une des revendications 1 à 5, dans laquelle chaque tôle (64) comprend une partie élastiquement déformable (90) reliant la première partie (64a) à la deuxième partie (64b).
Roue selon la revendication 6, dans laquelle la partie (90) élastiquement déformable s’étend sensiblement sur toute une dimension axiale du pied (50) d’aube.
Roue selon la revendication 6 ou 7, dans laquelle, la partie élastiquement déformable (90) comprend au moins une portion (92) sensiblement plane, s’étendant radialement vers l’extérieur depuis la partie élastiquement déformable (90) et agencée sensiblement orthogonalement à une paroi amont (52).
Turbomachine, telle qu’un turboréacteur ou un turbopropulseur d’avion, caractérisée en ce qu’elle comprend une roue selon l’une des revendications 1 à 8.
Procédé de montage de la roue selon l’une des revendications 1 à 8 en combinaison avec la revendication 2, comprenant les étapes suivantes :
a) Engagement axial de chacune des premières parties (64a) des tôles (64) sur une extrémité des pieds (50) des aubes (40, 42) selon une direction radiale orthogonale à l’axe X depuis l’extrémité du pied (50) d’aube opposée à la paroi amont (52) ;
b) Engagement axial de chacun des ensembles (94) obtenus à l’issue de l’étape a) dans les alvéoles (96) du disque (98), depuis la paroi amont (52) de la plate-forme (46) des aubes (40, 42); et
c) Engagement de chacun des dispositifs d’étanchéité (60) en vis-à-vis radialement à l’intérieur de la deuxième partie (64b) des tôles (64).
Procédé de montage de la roue selon l’une des revendications 1 à 8 en combinaison avec la revendication 2, comprenant les étapes suivantes :
a) Engagement axial de chacune des premières parties (64a) des tôles (64) sur une extrémité des pieds (50) des aubes (40, 42) selon une direction radiale orthogonale à l’axe X depuis l’extrémité du pied (50) d’aube opposée à la paroi amont (52) ;
b) Reconstruction d’une couronne (100) de roue mobile, en agençant lesdites parois amont (52) des aubes (40, 42) des ensembles (94) obtenus à l’issue de l’étape a) circonférentiellement bout à bout ;
c) Engagement de chacun des dispositifs d’étanchéité (60) en vis-à-vis radialement à l’intérieur de la seconde partie (64b) des tôles (64) de la couronne (100) de roue mobile ;
d) Engagement de l’ensemble obtenu à l’issue de l’étape c) dans les alvéoles (96) du disque (98), depuis la paroi amont (52) de la plate-forme (46) des aubes (40, 42).