FR3120905A1 - Roue à aubes pour une turbine - Google Patents

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Abstract

Le présent exposé concerne une roue à aubes de turbine rotative autour d’un axe longitudinal, comprenant :- un disque (11) présentant une pluralité d’alvéoles (24) s’étendant axialement et formées par des nervures (26) successives du disque (11), et - une pluralité d’aubes (12) montées circonférentiellement autour dudit disque (11), chaque aube (12) comprenant un pied (14) engagé axialement dans une alvéole (24) du disque (11), et au moins une aube (12) présentant une première surface périphérique radialement interne au niveau du pied (14) de ladite aube (12), et l’alvéole (24) comprenant ladite aube présentant une seconde surface périphérique en regard de la première surface, dans laquelle l’une de la première surface et de de la seconde surface présente une portion en saillie (28) et l’autre de la première surface et de la seconde surface présente une encoche (30) configurée pour recevoir ladite portion en saillie (28) lors du montage de l’aube (12) dans l’alvéole (24). Figure à publier avec l’abrégé : [Fig. 4]

Description

Roue à aubes pour une turbine
Domaine technique de l’invention
Le présent document concerne une roue à aubes pour une turbine, en particulier l’emboitement des aubes dans la roue à aubes.
Etat de la technique antérieure
Une turbomachine est classiquement destinée à équiper un aéronef tel qu’un avion. La turbomachine est par exemple un turboréacteur ou un turbopropulseur.
La illustre un turboréacteur à double flux 1 de l’art antérieur. Celui-ci comporte, de l’amont vers l’aval dans le sens de circulation des gaz au sein de la turbomachine, une soufflante 2, un compresseur basse pression 3, un compresseur haute pression 4, une chambre de combustion 5, une turbine haute pression 6, une turbine basse pression 7 et une tuyère d’échappement 8.
L’air issu de la soufflante 2 est séparé en deux flux, à savoir un flux primaire et un flux secondaire. Le flux primaire traverse une veine d’écoulement primaire 9 au niveau de laquelle sont situés les compresseurs basse et haute pression 3, 4, la chambre de combustion 5 et les turbines haute et basse pression 6, 7. Le flux secondaire s’échappe au travers d’une veine secondaire 10.
La turbine basse pression 7 entraîne le compresseur basse pression 3 et la soufflante 2 au travers notamment d’un arbre basse pression, de façon à former un corps basse pression. La turbine haute pression 6 entraîne le compresseur haute pression 4 au travers d’un arbre haute pression, de façon à former un corps haute pression.
La turbine basse pression 7 comporte un rotor et un stator. Le rotor comporte une succession de roues aubagées, intercalées axialement entre des étages de distributeurs du rotor.
Les termes longitudinal, radial et circonférentiels sont définis par rapport à l’axe de la turbomachine.
Comme illustré à la , une roue aubagée comporte classiquement un disque 11 en périphérie externe duquel sont montées des aubes 12.
En particulier, chaque aube 12 comporte radialement de l’intérieur vers l’extérieur, un pied 14 comprenant une échasse 16, une plate-forme 18, une pale 20 et un talon 22.
Le pied 14 est destiné à être engagé dans une alvéole 24 de forme complémentaire du disque. Des nervures 26 du disque 11 délimitent circonférentiellement les alvéoles 24 du disque.
Les aubes 12 sont régulièrement réparties sur la périphérie du disque 11 de façon à ce que les plates-formes 18 adjacentes, d’une part, et les talons 22 adjacents, d’autre part, définissent des parois annulaires radialement interne et radialement externe délimitant entre elles une partie de la veine primaire.
Chaque talon 22 comporte classiquement au moins une léchette 28 destinée à coopérer avec un anneau en matériau abradable de manière à assurer une étanchéité dynamique en fonctionnement.
Compte tenu des jeux de montage entre les pieds 14 des aubes 12 et les alvéoles 24 du disque 10, les aubes 12 sont aptes à se déplacer légèrement par rapport au disque 11. La illustre une position dans laquelle les aubes 12 s’étendent radialement, mais les talons 22 des aubes 12 peuvent écarter l’un de l’autre dans la direction circonférentielle.
Chaque talon 22a, 22b comporte deux bords circonférentiels 30a, 30b. Des cas de perte de contact des bords circonférentiels 30a, 30b de talons 22a, 22b d’aubes 12a, 12b adjacents sont observés. Cette perte de contact et le jeu circonférentiel apparaissant entre les talons 22a, 22b peuvent générer un décalage axial entre les talons 22a, 22b des aubes 12a, 12b en fonctionnement, ce qui peut entraîner un phénomène de déboîtement d’au moins une aube.
Ce déboîtement de l’aube peut générer une perte de rendement, un endommagement de la turbine voire un arrêt de la turbomachine 1 en vol, et entraîner la dépose et le démontage de la turbomachine 1 afin de changer une ou plusieurs aubes ou de repositionner les aubes 12 dans la bonne position.
Le présent document vise à remédier à ces inconvénients.
A cet effet, le présent exposé propose une roue à aubes de turbine rotative autour d’un axe de rotation, comprenant :
- un disque présentant une pluralité d’alvéoles s’étendant axialement et formées par des nervures successives du disque, et
- une pluralité d’aubes montées circonférentiellement autour dudit disque, chaque aube comprenant un pied engagé axialement dans une alvéole du disque, et
au moins une aube présentant une première surface périphérique radialement interne au niveau du pied de ladite aube, et l’alvéole comprenant ladite aube présentant une seconde surface périphérique en regard de la première surface,
dans laquelle l’une de la première surface et de de la seconde surface présente une portion en saillie et l’autre de la première surface et de la seconde surface présente une encoche configurée pour recevoir ladite portion en saillie lors du montage de l’aube dans l’alvéole.
Ainsi, l’engagement de la portion en saillie du pied d’aubes dans l’encoche de l’alvéole a pour effet de répartir les contraintes entre plusieurs zones du pied ce qui permet de minimiser les zones locales de contraintes élevées. Cet agencement permet en outre de minimiser les phénomènes de déboitement des aubes en limitant le levier de l’aube.
Dans le présent exposé, l’amont et l’aval sont définis par rapport à l’entrée et la sortie d’air traversant la roue à aube, l’amont correspondant à l’entrée et l’aval à la sortie. Par ailleurs, la direction axiale correspond à la direction de l'axe de la roue à aubes, qui est ici l’axe de rotation de ladite roue à aubes, et une direction radiale est une direction perpendiculaire à l'axe. Sauf précision contraire, les adjectifs intérieur et extérieur sont utilisés en référence à une direction radiale de sorte que la partie intérieure (i.e. radialement intérieure) d'un élément est plus proche de l'axe que la partie extérieure (i.e. radialement extérieure) du même élément.
La portion en saillie peut être agencée dans le pied d’aube ou dans l’alvéole et l’encoche peut être agencée dans l’alvéole ou dans le pied d’aube, respectivement.
La portion en saillie peut présenter différentes formes, en particulier une forme de languette ayant un profil rectangulaire et l’encoche peut être sous la forme d’une rainure présentant aussi un profil rectangulaire complémentaire. La portion en saillie peut présenter toute autre forme, telle qu’un profil arrondi ou triangulaire.
Selon un mode de réalisation, la portion en saillie peut présenter une largeur circonférentielle supérieure à 2 mm et inférieure à 65% d’une largeur circonférentielle du pied d’aube, en particulier de la largeur la plus grande du pied d’aube. En effet, le pied d’aube peut présenter une forme bulbe ayant une largeur variable dans la direction radiale.
De même l’encoche peut présenter une largeur circonférentielle supérieure à 2 mm et inférieure à 65% d’une largeur circonférentielle e l’alvéole, en particulier de la largeur la plus grande de l’alvéole. En effet, l’alvéole peut présenter une forme complémentaire à la forme du pied d’aube qui peut une forme bulbe ayant une largeur variable dans la direction radiale.
L’encoche peut présenter une largeur circonférentielle supérieure à la largeur circonférentielle de la portion en saillie.
La portion en saillie peut s’étendre axialement sur une partie du pied d’aube ou de l’alvéole, en particulier une dimension axiale de la portion en saillie peut être supérieure à 2 mm. De même, l’encoche peut s’étendre axialement sur une partie du pied d’aube ou de l’alvéole, en particulier une dimension axiale de l’encoche peut être supérieure à 2 mm.
La dimension axiale peut être définit selon l’axe de rotation.
La portion en saillie peut être agencée d’un côté amont ou d’un côté aval du pied d’aube. Le côté amont aussi appelé face amont et le côté aussi appelé face aval du pied d’aube peuvent être définis par rapport au sens de circulation des gaz dans la roue à aubes. Chaque aube peut présenter en outre un bord d’attaque agencé du côté de la face amont et un bord de fuite agencé du côté de la face aval. L’encoche peut être agencée du même côté que la portion en saillie. L’encoche peut déboucher ainsi sur la face amont ou la face aval au niveau de l’alvéole du disque en fonction de la position de la portion en saillie dans le pied d’aube. Inversement, l’encoche peut déboucher sur la face amont ou la face aval au niveau du pied d’aube en fonction de la position de la portion en saillie dans l’alvéole.
Le montage de l’aube dans le disque peut s’effectuer depuis la face amont ou la face aval. Le montage de l’aube dans le disque depuis la face amont permet un montage plus facile et réduit les contraintes sur les premiers millimètres d’introduction du pied d’aube dans l’alvéole du disque.
La portion en saillie peut s’étendre axialement sur la totalité du pied d’aube ou de l’alvéole. De même, l’encoche peut s’étendre axialement sur la totalité de l’alvéole ou du pied d’aube et déboucher ainsi sur la face amont et sur la face aval du disque ou du pied d’aube.
La portion en saillie peut présenter une hauteur dans une direction radiale comprise entre 1mm et la moitié de la hauteur du pied d’aube, en particulier comprise entre 2 mm et 6 mm. L’encoche peut présenter une profondeur dans la direction radiale comprise entre 1mm et la moitié de la hauteur du pied d’aube, en particulier comprise entre 2 mm et 6 mm. En particulier, l’encoche peut présenter une profondeur dans la direction radiale supérieure à la hauteur de la portion en saillie.
La portion en saillie peut être agencée circonférentiellement au centre du pied d’aube ou de l’alvéole. La portion en saillie peut être décalée par rapport au centre du pied d’aube ou de l’alvéole. L’encoche peut être agencée en regard de la portion en saillie.
Chaque aube peut comprendre un talon agencé en périphérie radialement externe de ladite aube, le talon comportant deux bords circonférentiels. Un des bords circonférentiels d’une première aube peut être engagé dans un bord circonférentiel adjacent d’une seconde aube. Par exemple, le bord circonférentiel de la première aube peut présenter une forme complémentaire au bord circonférentiel de la seconde aube, de sorte que les bords circonférentiels adjacents s’imbriquent l’un dans l’autre.
Les aubes peuvent être des aubes mobiles ou des aubes de stator.
La roue à aubes peut équiper une turbine basse pression ou d’une turbine haute pression.
Le présent document concerne en outre une turbomachine comprenant au moins une roue à aubes du type précité.
Brève description des figures
est une vue en perspective et en coupe axiale d’une turbomachine de l’art antérieur,
est une vue en perspective d’une partie d’une roue à aubes de l’art antérieur,
est une vue de face d’une partie d’une roue à aubes dans laquelle les aubes s’étendent radialement,
est une vue de face d’une partie d’une roue à aubes dans laquelle les pieds d’aubes sont équipés d’une portion en saillie,
est une vue de face agrandie de la partie de roue à aubes de la .

Claims (9)

  1. Roue à aubes de turbine rotative autour d’un axe longitudinal, comprenant :
    - un disque (11) présentant une pluralité d’alvéoles (24) s’étendant axialement et formées par des nervures (26) successives du disque (11), et
    - une pluralité d’aubes (12) montées circonférentiellement autour dudit disque (11), chaque aube (12) comprenant un pied (14) engagé axialement dans une alvéole (24) du disque (11), et
    au moins une aube (12) présentant une première surface périphérique radialement interne au niveau du pied (14) de ladite aube (12), et l’alvéole (24) comprenant ladite aube présentant une seconde surface périphérique en regard de la première surface,
    dans laquelle l’une de la première surface et de de la seconde surface présente une portion en saillie (28) et l’autre de la première surface et de la seconde surface présente une encoche (30) configurée pour recevoir ladite portion en saillie (28) lors du montage de l’aube (12) dans l’alvéole (24).
  2. Roue à aubes selon la revendication 1, dans laquelle la portion en saillie (28) présente une largeur circonférentielle supérieure à 2 mm et inférieure à 65% d’une largeur circonférentielle du pied (14) d’aube, en particulier de la plus grande largeur que présente le pied (14) d’aube.
  3. Roue à aubes selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle la portion en saillie (28) s’étend axialement sur une partie du pied (14) d’aube (12) ou de l’alvéole (24), en particulier une dimension axiale de la portion en saillie (28) est supérieure à 2mm.
  4. Roue à aubes selon la revendication 3, dans laquelle la portion en saillie (28) est agencée d’un côté amont ou d’un côté aval du pied (14) d’aube (12) ou de l’alvéole (24).
  5. Roue à aubes selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle la portion en saillie (28) s’étend axialement sur la totalité du pied (14) d’aube (12) ou de l’alvéole (24).
  6. Roue à aubes selon l’une des revendication 1 à 5, dans laquelle la portion en saillie (28) présente une hauteur dans une direction radiale comprise entre 1mm et la moitié de la hauteur du pied (14) d’aube, en particulier comprise entre 2mm et 6mm.
  7. Roue à aubes selon l’une des revendication 1 à 6, dans laquelle, la portion en saillie (28) est agencée circonférentiellement au centre du pied (14) d’aube (12) ou de l’alvéole (24).
  8. Roue à aubes selon l’une des revendications 1 à 7, dans laquelle chaque aube (12) comprend un talon (22) agencé en périphérie radialement externe de ladite aube (12), le talon (22) comportant deux bords circonférentiels (30a,30b), et dans laquelle un des bords circonférentiels (30a) d’une première aube (12a) est engagé dans un bord circonférentiel (30b) adjacent d’une seconde aube (12b).
  9. Turbomachine comprenant au moins une roue à aubes selon l’une des revendications 1 à 8.
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