FR3127983A1 - Rotor de turbomachine amélioré - Google Patents
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Abstract
Rotor de turbomachine comprenant un anneau mobile (6) comportant une denture périphérique externe (7), et une pluralité d’aubes (2) comportant chacune un pied d’aube (3) pourvu d’un crochet de retenue axiale (4), la pluralité d’aubes (2) étant disposée sur la denture périphérique externe (7) de l’anneau mobile (6), chacune des dents de la denture périphérique externe (7) de l’anneau mobile (6) étant positionnée en regard d’une gorge (8) de l’un des crochets de retenue axiale (4) de pied d’aube (3) à laquelle ladite dent est associée. En outre, au moins un élément d’amortissement (10, 16) s’étend entre chaque dent de la denture périphérique externe (7) de l’anneau mobile (6) et la gorge (8) de crochet de retenue axiale (4) associée. Figure pour l’abrégé : Fig 2
Description
La présente invention concerne, de manière générale, un rotor de turbomachine et se rapporte, plus particulièrement, au maintien d’une pluralité d’aubes sur un anneau mobile d’un rotor de turbomachine.
Plus précisément, l’invention se rapporte à un rotor de turbomachine ainsi qu’à un anneau mobile d’un rotor de turbomachine.
Etat de la technique
Classiquement, une turbomachine comprend d’amont en aval par rapport au sens de circulation de l’air dans la turbomachine, une soufflante, un étage de compresseur basse pression, un étage de compresseur haute pression, une chambre de combustion, un étage de turbine haute pression et un étage de turbine basse pression.
En référence à la , un étage de turbine basse pression comprend, généralement, un disque 1 de rotor sur lequel est montée une pluralité d’aubes 2 amovibles. Les aubes 2 comprennent un pied d’aube 3 usiné à la base de l'aube 2 et comportant une portion, par exemple en queue d'aronde, pour leur installation dans des rainures axiales, également en queue d’aronde, usinées sur le disque 1 de rotor. L'assemblage s'effectue par l'emboîtement du pied d’aube 3 dans la rainure axiale.
Les pieds d’aube 3 sont immobilisés axialement par l'intermédiaire de crochets de retenue axiale 4 de l’aube sur le disque 1 de rotor, solidaires du pied des aubes 3.
Le bras d’anneau 5 d’un anneau mobile 6 est pourvu d’une denture périphérique externe 7. L’anneau mobile 6 est monté sur le disque 1 de rotor et les aubes 2 de façon à ce que chaque dent de la denture périphérique externe 7 soit insérée dans une gorge 8 de l’un des crochets de retenue axiale 4 auquel la dent est associée.
Un jonc d’étanchéité 9, disposé entre l’anneau mobile 6 et le crochet de retenue axiale 4, limite les fuites d’air.
La forme du bras d’anneau 5 est permissive en termes de flexion conduisant au mouvement du bras d’anneau 5 à chaud. L’aube 2 est généralement réalisée avec un matériau plus dur que celui de l’anneau mobile 6 et le mouvement du bras d’anneau provoque des contacts répétés avec le crochet de retenue axiale.
Ces impacts, qui s’ajoutent aux chocs dus aux vibrations pendant les phases de vol, conduisent à une détérioration par usure de contact, en anglais « fretting », de la gorge des crochets de retenue axiale 4 et de la denture périphérique externe 7. La déformation provoque une détérioration par empreinte des dents allant jusqu’à une perte d’épaisseur de 2mm.
L’invention a donc pour but de remédier à ces inconvénients et de proposer un rotor de turbomachine permettant de protéger l’anneau mobile et de limiter les impacts dans le crochet de retenue axiale.
Il est donc proposé un rotor de turbomachine comprenant un anneau mobile comportant une denture périphérique externe, et une pluralité d’aubes comportant chacune un pied d’aube pourvu d’un crochet de retenue axiale, la pluralité d’aubes étant disposée sur la denture périphérique externe de l’anneau mobile, chacune des dents de la denture périphérique externe de l’anneau mobile étant positionnée en regard d’une gorge de l’un des crochets de retenue axiale de pied d’aube à laquelle ladite dent est associée.
En outre, au moins un élément d’amortissement s’étend entre chaque dent de la denture périphérique externe de l’anneau mobile et la gorge de crochet de retenue axiale associée.
Selon une caractéristique, l’élément d’amortissement peut être fixé sur la denture périphérique externe de l’anneau mobile.
Selon une alternative, l’élément d’amortissement peut être une pièce indépendante de l’anneau mobile.
Selon un mode de réalisation, l’élément d’amortissement peut comporter une extrémité libre insérée dans la gorge des crochets de retenue axiale de pied d’aube, ladite extrémité libre comportant une portion repliée incluant un ou plusieurs replis et formant une structure en boustrophédon.
Selon un autre mode de réalisation, l’élément d’amortissement peut comprendre une pluralité de portions en forme d’oméga.
Selon une caractéristique, une pluralité d’éléments d’amortissement peut s’étendre chacun entre l’une des dents de la denture périphérique externe de l’anneau mobile et la gorge du crochet de retenue axiale associée.
Selon une alternative, un unique élément d’amortissement s’étend sur la totalité de la denture périphérique externe de l’anneau mobile, l’élément d’amortissement unique s’étendant entre chacune des dents de la denture périphérique externe de l’anneau mobile et la gorge de crochet de retenue axiale associée.
L’invention concerne également un anneau mobile de rotor d’une turbomachine, comprenant une denture périphérique externe, chaque dent de la denture périphérique externe étant destinée à être positionnée en regard d’une gorge d’un crochet de retenue axiale d’un pied d’aube à laquelle ladite dent est associée.
En outre, la denture périphérique externe comporte au moins un élément d’amortissement disposé sur l’une des dents de la denture périphérique externe, l’élément d’amortissement étant configuré pour s’étendre entre chaque dent de la denture périphérique externe de l’anneau mobile et la gorge de crochet de retenue axiale associée.
Selon une caractéristique, une pluralité d’éléments d’amortissement, chacun des éléments d’amortissement peut être fixé sur l’une des dents de la denture périphérique externe de l’anneau mobile.
Selon une alternative, un unique élément d’amortissement peut s’étendre sur la totalité de la denture périphérique externe de l’anneau mobile.
L’invention concerne également une turbomachine comprenant un rotor comme décrit précédemment.
D’autres buts, avantages et caractéristiques ressortiront de la description qui va suivre, donnée à titre purement illustratif et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :
Exposé détaillé d’un mode de réalisation
Les figures 2 et 3 illustrent un étage de turbine basse pression d’une turbomachine d’un aéronef.
Les références se rapportant aux éléments du rotor de turbine basse pression illustré aux figures 2 et 3 de structure ou fonction identique, équivalente ou similaire à celles des éléments du rotor de turbine basse pression illustré à la sont identiques.
Le rotor de l’étage de turbine basse pression illustré comprend un disque 1 de rotor sur lequel est montée une pluralité d’aubes 2 amovibles. Les aubes 2 comprennent un pied d’aube 3 usiné à la base de l'aube 2 et comportant une portion, par exemple en queue d'aronde, pour leur installation dans des rainures axiales, également en queue d’aronde, usinées sur le disque 1 de rotor. L'assemblage s'effectue par l'emboîtement du pied d’aube 3 dans la rainure axiale.
Les pieds d’aube 3 sont immobilisés axialement par l'intermédiaire de crochets de retenue axiale 4 de l’aube sur le disque 1 de rotor, solidaires du pied des aubes 3.
L’anneau mobile 6, et en particulier l’extrémité libre de l’anneau mobile 6, autrement nommé bras d’anneau 5 de l’anneau mobile 6 est pourvu d’une denture périphérique externe 7.
L’anneau mobile 6 est monté sur le disque 1 de rotor et les aubes 2 de sorte que chaque dent de la denture périphérique externe 7 soit associée à l’un des crochets de retenue axiale 4 et insérée dans une gorge 8 du crochet de retenue axiale 4 auquel la dent est associée.
Un jonc d’étanchéité 9, disposé entre l’anneau mobile 6 et le crochet de retenue axiale 4, limite les fuites d’air.
Après que les aubes 2 et le jonc d’étanchéité 9 soit positionnés sur le disque 1 de rotor, l’anneau mobile 6 est tourné de quelques degrés pour placer chacune des dents dans l’une des gorges 8 de crochet de retenue axiale 4.
La denture périphérique externe 7 permet de maintenir l’anneau mobile 6 à l’amont des aubes 2 en place pendant le montage et d’éviter le désengagement du jonc d’étanchéité 9 à l’amont des aubes 2 lors du fonctionnement de la turbomachine.
La pluralité d’aubes 2 du rotor est ainsi disposée sur la denture périphérique externe 7 de l’anneau mobile 6 et chacune des dents de la denture périphérique externe 7 de l’anneau mobile 6 est positionnée en regard d’une gorge 8 de l’un des crochets de retenue axiale 4 de pied d’aube 3 à laquelle ladite dent est associée.
En outre, au moins un élément d’amortissement 10 s’étend entre chaque dent de la denture périphérique externe 7 de l’anneau mobile 6 et la gorge 8 de crochet de retenue axiale 4 associée.
Par élément d’amortissement, on entend un élément apte à amortir les chocs et vibrations. En particulier, l’élément est avantageusement apte à amortir les vibrations générées par la turbomachine et les chocs du bras d’anneau 5 de l’anneau mobile 6 dans la gorge 8 du crochet de retenue axiale 4 du pied d’aube 3, notamment pendant les phases de vol dans le cas d’un aéronef.
L’élément d’amortissement 10 forme un moyen d’amortissement dynamique recevant l’usure à la place de la denture périphérique externe 7 de l’anneau mobile 6 et à la place du crochet de retenue axiale 4 de pied d’aube 3. En outre, l’élément d’amortissement 10 permet de prévenir la rupture des dents de la denture périphérique externe 7.
Dans l’exemple illustré aux figures 2 et 3, l’anneau mobile 6 comprend une pluralité d’élément d’amortissement 10. Les éléments d’amortissement 10 sont disposés de sorte que chacun s’étend entre l’une des dents de la denture périphérique externe 7 de l’anneau mobile 6 et la gorge 8 du crochet de retenue axiale 4 à laquelle la dent est associée.
La pluralité d’élément d’amortissement 10 permet de conserver la forme générale de l’anneau mobile 6 et en particulier de son pourtour extérieur.
Selon le premier mode de réalisation illustré, l’élément d’amortissement 10 comporte une première extrémité 10a libre insérée dans la gorge 8 des crochets de retenue axiale 4 de pied d’aube 3. La première extrémité 10a libre comporte avantageusement une portion repliée incluant un ou plusieurs replis et formant une structure en boustrophédon.
Par boustrophédon, on entend une structure repliée de façon à former deux parties ou plus s’étendant selon des plans parallèles connectés, par exemple, par des portions de cercles.
Dans l’exemple illustré, l’élément d’amortissement 10 est fixé sur la denture périphérique externe 7 de l’anneau mobile 6 via, dans cet exemple, par une deuxième extrémité 10b.
L’élément d’amortissement 10 a une fonction de ressort dynamique permettant l’amortissement des chocs et vibrations.
Par exemple, la portion repliée de la première extrémité 10a peut comporter des première et deuxième surfaces 11 et 12 opposées de plaquage dans la gorge 8 des crochets de retenue axiale 4.
De préférence, l’élément d’amortissement 10 est configuré pour conserver, à froid, un jeu entre l’élément d’amortissement 10 et la gorge 8 du crochet de retenue axiale 4, et configuré pour, à chaud, être plaqué contre la gorge 8.
Dans l’exemple illustré, à chaud, les première et deuxième surfaces 11 et 12 sont plaquées contre des surfaces opposées de la gorge 8 définies, respectivement par une portion bulbeuse 4a du crochet de retenue axiale 4 et contre une portion 4b de contact avec le disque 1 de rotor.
Dans l’exemple illustré, l’élément d’amortissement 10 comprend deux repliements, soit, en partant de la deuxième extrémité 10b vers la première extrémité 10a, une première partie 13, une deuxième partie 14 et une troisième partie 15 sensiblement parallèles. L’épaisseur de la première partie 13 à une troisième partie 15 décroît.
Le nombre de repliements et l’épaisseur des parties peuvent être adaptés et sont dépendants de la protection contre les chocs et vibrations à appliquer.
Selon un exemple de fabrication, la portion repliée de l’élément d’amortissement 10 selon le premier mode de réalisation peut être réalisée par formages successifs à froid via un outillage adapté tel qu’un serre flan de maintien et d’un équipement type presse afin d’atteindre les replis qui, dans cet exemple, sont de 180°.
De préférence, les éléments d’amortissement 10 sont fixés à l’anneau mobile 6 par brasage. Ceci conduit à une réparation et un remplacement simples.
Selon une alternative, les éléments d’amortissement 10 peuvent être des pièces indépendantes de l’anneau mobile 6, facilitant davantage le remplacement des éléments d’amortissement 10.
Il également possible de prévoir dans un autre mode de réalisation qu’à la place d’une pluralité d’élément d’amortissement 10, un unique élément d’amortissement 10 s’étend sur la totalité du pourtour extérieur de l’anneau mobile, c’est-à-dire sur la totalité de la denture périphérique externe 7 de l’anneau mobile 6. L’élément d’amortissement 10 unique peut ainsi s’étendre entre chacune des dents de la denture périphérique externe 7 de l’anneau mobile 6 et chacune des gorges 8 de crochet de retenue axiale 8 associé.
Selon un deuxième mode de réalisation illustré à la , l’élément d’amortissement 16 est une pièce indépendante. Un élément d’amortissement 16 est inséré entre chacune des dents de la denture périphérique externe 7 et chaque gorge 8 de crochet de retenue axiale 4. L’élément d’amortissement 16 illustré comprend une pluralité de sections en forme d’oméga ou, en d’autres termes, de portion de cercle, connectées les unes aux autres.
L’élément d’amortissement 16 illustré comprend trois portions 17, 18 et 19 en forme d’oméga. La forme en oméga permet d’amortir les chocs et vibrations.
De préférence, la denture périphérique externe 7 de l’anneau mobile 6 est dimensionnée de façon à ce que, lorsqu’elle est montée dans les crochets de retenue axiale 4, les dents comportent une surface de plaquage dans la gorge 8.
De préférence, chaque dent est plaquée dans la gorge 8 contre la portion bulbeuse 4a du crochet de retenue axiale 4 et les éléments d’amortissement 16 sont plaqués contre la portion 4b de contact avec le disque 1 de rotor du crochet de retenue axiale 4.
On pourra également prévoir que l’élément d’amortissement 16 soit fixé sur la denture périphérique externe 7.
La présence des éléments d’amortissement 10, 16 permet de limiter les mouvements de mise en parapluie du bras d’anneau 5 sous l’effet de la chaleur lors du fonctionnement de la turbomachine et de limiter ainsi la perte du jonc d’étanchéité 9.
Selon un autre mode de réalisation, on pourra prévoir que le ou les éléments d’amortissement forment une pièce monobloc avec la denture périphérique externe 7 de l’anneau mobile 6.
Claims (11)
- Rotor de turbomachine comprenant un anneau mobile (6) comportant une denture périphérique externe (7), et une pluralité d’aubes (2) comportant chacune un pied d’aube (3) pourvu d’un crochet de retenue axiale (4), la pluralité d’aubes (2) étant disposée sur la denture périphérique externe (7) de l’anneau mobile (6), chacune des dents de la denture périphérique externe (7) de l’anneau mobile (6) étant positionnée en regard d’une gorge (8) de l’un des crochets de retenue axiale (4) de pied d’aube (3) à laquelle ladite dent est associée, caractérisé en ce qu’au moins un élément d’amortissement (10) s’étend entre chaque dent de la denture périphérique externe (7) de l’anneau mobile (6) et la gorge (8) de crochet de retenue axiale (4) associée.
- Rotor selon la revendication 1, dans lequel l’élément d’amortissement (10) est fixé sur la denture périphérique externe (7) de l’anneau mobile (6).
- Rotor selon la revendication 1, dans lequel l’élément d’amortissement (16) est une pièce indépendante de l’anneau mobile (6).
- Rotor selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’élément d’amortissement (10) comporte une extrémité libre (10a) insérée dans la gorge (8) des crochets de retenue axiale (4) de pied d’aube (3), ladite extrémité (10a) libre comportant une portion repliée incluant un ou plusieurs replis et formant une structure en boustrophédon.
- Rotor selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l’élément d’amortissement (16) comprend une pluralité de portions en forme d’oméga.
- Rotor selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant une pluralité d’éléments d’amortissement (10, 16) s’étendant chacun entre l’une des dents de la denture périphérique externe (7) de l’anneau mobile (6) et la gorge (8) du crochet de retenue axiale (4) associée.
- Rotor selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel un unique élément d’amortissement s’étend sur la totalité de la denture périphérique externe (7) de l’anneau mobile (6), l’élément d’amortissement unique s’étendant entre chacune des dents de la denture périphérique externe (7) de l’anneau mobile (6) et la gorge (8) de crochet de retenue axiale (4) associée.
- Anneau mobile de rotor d’une turbomachine, comprenant une denture périphérique externe (7), chaque dent de la denture périphérique externe (7) étant destinée à être positionnée en regard d’une gorge (8) d’un crochet de retenue axiale (4) d’un pied d’aube (3) à laquelle ladite dent est associée, caractérisé en ce que la denture périphérique externe (7) comporte au moins un élément d’amortissement disposé sur l’une des dents de la denture périphérique externe (7), l’élément d’amortissement (10) étant configuré pour s’étendre entre chaque dent de la denture périphérique externe (7) de l’anneau mobile (6) et la gorge (8) de crochet de retenue axiale (4) associée.
- Anneau mobile selon la revendication 8, comprenant une pluralité d’éléments d’amortissement (10), chacun des éléments d’amortissement étant fixé sur l’une des dents de la denture périphérique externe (7) de l’anneau mobile (6).
- Anneau mobile selon la revendication 8, comprenant un unique élément d’amortissement s’étendant sur la totalité de la denture périphérique externe (7) de l’anneau mobile (6).
- Turbomachine, comprenant un rotor selon l’une quelconque des revendications 1 à 7.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| FR2110804A FR3127983A1 (fr) | 2021-10-12 | 2021-10-12 | Rotor de turbomachine amélioré |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| FR2110804A FR3127983A1 (fr) | 2021-10-12 | 2021-10-12 | Rotor de turbomachine amélioré |
| FR2110804 | 2021-10-12 |
Publications (1)
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|---|---|
| FR3127983A1 true FR3127983A1 (fr) | 2023-04-14 |
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Family Applications (1)
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| FR2110804A Pending FR3127983A1 (fr) | 2021-10-12 | 2021-10-12 | Rotor de turbomachine amélioré |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| FR (1) | FR3127983A1 (fr) |
Citations (3)
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-
2021
- 2021-10-12 FR FR2110804A patent/FR3127983A1/fr active Pending
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