FR3127255A1 - Rotary assembly for turbomachine - Google Patents
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Abstract
Ensemble rotatif (10) pour turbomachine, comprenant : - un disque (12) ayant une périphérie externe (16) présentant une alternance d’alvéoles (18) et de dents (20), - des aubes (14), chaque aube (14) comprenant une pale (26) s’étendant radialement, un pied (22) engagé axialement et retenu radialement dans l’une des alvéoles (18) du disque (12), et une plateforme (24) disposée radialement entre le pied (22) et la pale (26) et s’étendant circonférentiellement, les plateformes (24) des aubes (14) étant agencées circonférentiellement bout à bout, les unes vis-à-vis des autres. Chaque aube (14) comprend un élément d’arrêt (30, 40) s’étendant au moins radialement depuis le pied (22), l’élément d’arrêt (30, 40) étant disposé en contact axial avec le disque (12). Figure à publier avec l’abrégé : 3Rotary assembly (10) for a turbomachine, comprising: - a disk (12) having an outer periphery (16) having alternating cells (18) and teeth (20), - vanes (14), each vane (14 ) comprising a blade (26) extending radially, a root (22) engaged axially and retained radially in one of the cells (18) of the disc (12), and a platform (24) disposed radially between the root (22 ) and the blade (26) and extending circumferentially, the platforms (24) of the blades (14) being arranged circumferentially end to end, one vis-à-vis the other. Each vane (14) includes a stopper (30, 40) extending at least radially from the root (22), the stopper (30, 40) being disposed in axial contact with the disc (12 ). Figure to be published with abstract: 3
Description
Domaine technique de l’inventionTechnical field of the invention
L’invention concerne un ensemble rotatif pour turbomachine, telle qu’en particulier un turboréacteur d’avion, ainsi qu’à une turbomachine comprenant un tel ensemble rotatif.The invention relates to a rotary assembly for a turbomachine, such as in particular an aircraft turbojet, as well as to a turbomachine comprising such a rotary assembly.
Etat de la technique antérieureState of the prior art
Un tel ensemble, que l’on retrouve notamment dans une turbine, comprend un disque, et des aubes s’étendant radialement depuis le disque et dont les pieds sont engagés axialement et retenus radialement dans des alvéoles de la périphérie externe du disque, lesdites alvéoles étant disposées en alternance avec des dents du disque.Such an assembly, which is found in particular in a turbine, comprises a disk, and blades extending radially from the disk and whose roots are engaged axially and retained radially in the cells of the outer periphery of the disk, said cells being arranged alternately with the teeth of the disc.
Les expressions axial, radial et circonférentiel sont entendues relativement à un axe principal de la turbomachine passant par le centre du disque, qui est l’axe de rotation des ensembles rotatifs.The expressions axial, radial and circumferential are understood relative to a main axis of the turbomachine passing through the center of the disc, which is the axis of rotation of the rotary assemblies.
Les aubes comprennent également des plates-formes internes agencées circonférentiellement bout à bout de manière à définir ensemble la limite interne du flux d’écoulement des gaz chauds circulant dans la turbine. La partie de l’aube située intérieurement par rapport à la veine, c'est-à-dire entre la plate-forme interne et le pied, est appelée échasse. Selon cette disposition, des espaces sont formés entre deux échasses adjacentes, et forment des cavités inter-échasses ou inter-aubes. Des cavités dites de fond d’alvéole sont également formées par des espaces radiaux situés entre les pieds d’aubes et les fonds des alvéoles.The blades also include internal platforms arranged circumferentially end to end so as to together define the internal boundary of the flow stream of hot gases flowing through the turbine. The part of the blade located internally with respect to the vein, that is to say between the internal platform and the root, is called a stilt. According to this arrangement, spaces are formed between two adjacent stilts, and form inter-stilt or inter-blade cavities. So-called cell bottom cavities are also formed by radial spaces located between the blade roots and the bottoms of the cells.
Alternativement, l’ensemble tournant peut faire partie d’une turbine contrarotative comprenant deux rotors mobiles en rotation dans des sens inverses l’un de l’autre. Dans ce cas, les aubes peuvent s’étendre radialement vers l’intérieur depuis des pieds organisés en périphérie du rotor. Les plateformes définissent alors un espace extérieur par rapport à la veine.Alternatively, the rotating assembly can be part of a counter-rotating turbine comprising two rotors that rotate in opposite directions to each other. In this case, the blades can extend radially inwards from roots organized around the periphery of the rotor. The platforms then define an exterior space with respect to the vein.
Afin d’améliorer les performances de la turbomachine, et d’éviter l’échauffement du disque par le flux des gaz chauds issus d’une chambre de combustion amont et s’écoulant à travers la veine, il est important de limiter au maximum la circulation de ces gaz sous les plates-formes et à travers les cavités inter-aubes, à l’aide de moyens d’étanchéité. En effet, la partie des gaz de veine s’écoulant sous les plates-formes ne participe pas à l’entrainement en rotation des aubes et chauffe directement les dents du disque. Il est particulièrement avantageux d’agencer les moyens d’étanchéité à l’aval des cavités inter-aubes afin d’autoriser une pressurisation de ces cavités à une valeur sensiblement identique à celle des gaz de veine, ce qui limite l’effet d’aspiration dans les cavités.In order to improve the performance of the turbomachine, and to avoid heating of the disk by the flow of hot gases from an upstream combustion chamber and flowing through the stream, it is important to limit the circulation of these gases under the platforms and through the inter-blade cavities, using sealing means. Indeed, the part of the stream gases flowing under the platforms does not participate in the rotational drive of the blades and directly heats the teeth of the disc. It is particularly advantageous to arrange the sealing means downstream of the inter-blade cavities in order to allow pressurization of these cavities to a value substantially identical to that of the stream gases, which limits the effect of suction in the cavities.
A cette fin, il est connu d’utiliser, par exemple sur l’ensemble rotatif présenté ci-avant, un flasque, également appelé jonc, visant à assurer une étanchéité axiale d’une zone annulaire s’étendant radialement entre les plates-formes et le disque, en face aval de l'échasse et du pied.To this end, it is known to use, for example on the rotary assembly presented above, a flange, also called a ring, aimed at ensuring axial sealing of an annular zone extending radially between the platforms. and the disc, on the downstream face of the stilt and the foot.
Ce flasque peut être en forme de jonc annulaire métallique, formé d’une paroi annulaire radiale comprenant une seule fente radiale, ou formée approximativement de secteurs agencés bout à bout, généralement agencé en aval des cavités inter-aubes.This flange may be in the form of an annular metal rod, formed of a radial annular wall comprising a single radial slot, or formed approximately of sectors arranged end to end, generally arranged downstream of the inter-blade cavities.
Le flasque est typiquement engagé dans une rainure du disque d’une part, et d’autre part par des crochets montés sur les aubes ou bien une rainure définie dans les plateformes des aubes.The flange is typically engaged in a groove of the disc on the one hand, and on the other hand by hooks mounted on the blades or else a groove defined in the platforms of the blades.
Le flasque permet de plus de mettre en œuvre un maintien des aubes selon la direction axiale, qui est la direction d’insertion des pieds des aubes dans les alvéoles du disque, puisqu’il est disposé en contact axial avec les pieds des aubes.The flange also makes it possible to implement a maintenance of the blades in the axial direction, which is the direction of insertion of the roots of the blades in the cells of the disc, since it is arranged in axial contact with the roots of the blades.
Des exemples de tels ensembles rotatifs comprenant des joncs perfectionnés sont décrits dans les documents FR 3020407 et FR 3011031.Examples of such rotary assemblies comprising improved rods are described in the documents FR 3020407 and FR 3011031.
Cependant, l’utilisation d’un tel flasque pour le maintien des aubes peut entrainer une usure importante et des dégradations du flasque et des aubes, dues aux efforts axiaux, qui peuvent entraîner une perte d’étanchéité et des dégâts mécaniques de ces pièces.However, the use of such a flange to hold the blades can lead to significant wear and damage to the flange and the blades, due to axial forces, which can lead to a loss of tightness and mechanical damage to these parts.
Présentation de l’inventionPresentation of the invention
L’invention vise à remédier à ces inconvénients, en proposant de déporter la fonction de maintien axial des aubes sur d’autres éléments de l’ensemble rotatif.The invention aims to remedy these drawbacks, by proposing to deport the axial holding function of the blades to other elements of the rotary assembly.
A cet effet, l’invention a pour objet un ensemble rotatif pour turbomachine, comprenant :To this end, the subject of the invention is a rotary assembly for a turbomachine, comprising:
- un disque ayant une périphérie externe présentant une alternance d’alvéoles et de dents,- a disc having an outer periphery with alternating cells and teeth,
- des aubes, chaque aube comprenant une pale s’étendant radialement, un pied engagé axialement et retenu radialement dans l’une des alvéoles du disque, et une plateforme disposée radialement entre le pied et la pale et s’étendant circonférentiellement, les plateformes des aubes étant agencées circonférentiellement bout à bout, les unes vis-à-vis des autres,- blades, each blade comprising a blade extending radially, a root engaged axially and retained radially in one of the cells of the disc, and a platform disposed radially between the root and the blade and extending circumferentially, the platforms of the blades being arranged circumferentially end to end, facing each other,
caractérisé en ce que chaque aube comprend un élément d’arrêt s’étendant radialement depuis le pied, l’élément d’arrêt étant disposé en contact axial avec le disque.characterized in that each vane comprises a stop element extending radially from the root, the stop element being arranged in axial contact with the disc.
Un tel ensemble rotatif permet de déporter la fonction de maintien axial des aubes du flasque d’étanchéité vers un élément d’arrêt directement intégré à l’aube.Such a rotating assembly makes it possible to deport the axial holding function of the blades from the sealing flange to a stop element directly integrated into the blade.
Un tel ensemble rotatif peut comprendre un flasque, qui ne joue pas de rôle de maintien axial des aubes, ou bien ne pas comprendre de tel flasque.Such a rotary assembly may include a flange, which does not play the role of axially maintaining the blades, or may not include such a flange.
Cela permet de réduire l’usure du flasque due aux efforts axiaux quand le flasque est présent, ou bien de se dispenser totalement dudit flasque, simplifiant l’architecture de l’ensemble rotatif et réduisant sa masse.This makes it possible to reduce the wear of the flange due to axial forces when the flange is present, or else to completely dispense with said flange, simplifying the architecture of the rotating assembly and reducing its mass.
L’ensemble rotatif peut faire partie d’une turbine basse pression ou d’une turbine haute pression.The rotating assembly can be part of a low pressure turbine or a high pressure turbine.
L’élément d’arrêt peut être un crochet faisant saillie axialement et radialement depuis le pied et/ou la plateforme de l’aube.The stopper element may be a hook projecting axially and radially from the root and/or the platform of the blade.
Un tel crochet permet une fixation axiale simple et résistante des aubes, de manière indépendante d’un éventuel flasque d’étanchéité.Such a hook allows simple and strong axial fixing of the blades, independently of any sealing flange.
Le crochet est par exemple positionné en amont du pied de l’aube.The hook is for example positioned upstream of the foot of the blade.
L’élément d’arrêt peut être une plaque s’étendant dans un plan radial et circonférentiel depuis le pied et/ou la plateforme, chaque plaque étant disposée en contact axial avec le disque.The stop element may be a plate extending in a radial and circumferential plane from the foot and/or the platform, each plate being arranged in axial contact with the disc.
Une telle plaque solidaire du reste de l’aube est apte à remplir à la fois le rôle de maintien axial des aubes et celui d’étanchéité du disque.Such a plate integral with the rest of the blade is capable of fulfilling both the role of axial retention of the blades and that of sealing the disc.
La plaque peut présenter une forme sensiblement rectangulaire dans ledit plan radial et circonférentiel.The plate may have a substantially rectangular shape in said radial and circumferential plane.
La plaque peut s’étendre au-delà d’un bord circonférentiel de la plateforme et s’étend en contact axial avec le pied et/ou la plateforme d’une aube voisine.The plate can extend beyond a circumferential edge of the platform and extends in axial contact with the root and/or the platform of an adjacent blade.
Une telle caractéristique permet un maintien axial des aubes dans les deux sens, de proche en proche.Such a feature allows the blades to be held axially in both directions, step by step.
La plaque peut comprendre un bord circonférentiel proximal relativement au pied, le pied présentant un premier bord circonférentiel, ledit bord circonférentiel proximal s’étendant au-delà dudit premier bord circonférentiel du pied, à une distance circonférentielle supérieure ou égale au quart d’une largeur circonférentielle minimale du pied.The plate may comprise a proximal circumferential edge relative to the foot, the foot having a first circumferential edge, said proximal circumferential edge extending beyond said first circumferential edge of the foot, at a circumferential distance greater than or equal to a quarter of a width minimum circumferential of the foot.
La plaque peut comprendre un bord circonférentiel distal relativement au pied, une distance circonférentielle séparant ledit bord distal d’un second bord circonférentiel du pied d’une aube voisine étant inférieure ou égale au quart d’une largeur circonférentielle minimale du pied.The plate may include a distal circumferential edge relative to the root, a circumferential distance separating said distal edge from a second circumferential edge of the root of an adjacent blade being less than or equal to a quarter of a minimum circumferential width of the root.
Ces caractéristiques permettent de maintenir une meilleure étanchéité de la partie située entre le disque et les plateformes.These characteristics make it possible to maintain better sealing of the part located between the disc and the platforms.
La plaque peut présenter une largeur circonférentielle supérieure ou égale à une largeur circonférentielle de la plateforme moins la moitié d’une largeur circonférentielle minimale du pied.The plate may have a circumferential width greater than or equal to a circumferential width of the platform less half of a minimum circumferential width of the foot.
La plaque peut être située axialement en aval du pied et de la plateforme.The plate can be located axially downstream of the foot and of the platform.
Cette caractéristique permet le maintien d’une pression élevée dans la partie située entre le disque et les plateformes de manière à équilibrer les pressions de part et d’autre desdites plateformes.This characteristic allows the maintenance of a high pressure in the part located between the disc and the platforms so as to balance the pressures on either side of said platforms.
Un jeu mesuré circonférentiellement entre deux plaques voisines peut être compris entre 0,1 et 0,5 millimètresA clearance measured circumferentially between two neighboring plates can be between 0.1 and 0.5 millimeters
L’invention concerne également une turbomachine comprenant au moins un ensemble rotatif comme précédemment.The invention also relates to a turbomachine comprising at least one rotary assembly as above.
La turbomachine peut être un turboréacteur d’aéronef et les ensembles rotatifs peuvent faire partie d’un rotor dudit turboréacteur.The turbomachine can be an aircraft turbojet engine and the rotating assemblies can be part of a rotor of said turbojet engine.
Brève description des figuresBrief description of figures
Claims (10)
- un disque (12) ayant une périphérie (16) présentant une alternance d’alvéoles (18) et de dents (20),
- des aubes (14), chaque aube (14) comprenant une pale (26) s’étendant radialement, un pied (22) engagé axialement et retenu radialement dans l’une des alvéoles (18) du disque (12), et une plateforme (24) disposée radialement entre le pied (22) et la pale (26) et s’étendant circonférentiellement, les plateformes (24) des aubes (14) étant agencées circonférentiellement bout à bout, les unes vis-à-vis des autres,
caractérisé en ce que chaque aube (14) comprend un élément d’arrêt (30, 40) s’étendant au moins radialement depuis le pied (22), l’élément d’arrêt (30, 40) étant disposé en contact axial avec le disque (12).Rotary assembly (10) for a turbomachine, comprising:
- a disc (12) having a periphery (16) having alternating cells (18) and teeth (20),
- blades (14), each blade (14) comprising a blade (26) extending radially, a root (22) engaged axially and retained radially in one of the cells (18) of the disc (12), and a platform (24) disposed radially between the root (22) and the blade (26) and extending circumferentially, the platforms (24) of the blades (14) being arranged circumferentially end to end, one opposite the other ,
characterized in that each vane (14) includes a stop element (30, 40) extending at least radially from the root (22), the stop element (30, 40) being disposed in axial contact with the disc (12).
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ID=79018831
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| FR2110036A Pending FR3127255A1 (en) | 2021-09-23 | 2021-09-23 | Rotary assembly for turbomachine |
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