EP1319805A1 - Rotor ou élément rotorique pour turbocompresseur - Google Patents
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- EP1319805A1 EP1319805A1 EP01870278A EP01870278A EP1319805A1 EP 1319805 A1 EP1319805 A1 EP 1319805A1 EP 01870278 A EP01870278 A EP 01870278A EP 01870278 A EP01870278 A EP 01870278A EP 1319805 A1 EP1319805 A1 EP 1319805A1
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/30—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers
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- F01D5/3023—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of radial insertion type, e.g. in individual recesses
- F01D5/303—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of radial insertion type, e.g. in individual recesses in a circumferential slot
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- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
- F04D29/32—Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps
- F04D29/321—Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps for axial flow compressors
- F04D29/322—Blade mountings
Definitions
- the present invention relates to compressors, especially to turbochargers.
- Turbochargers are well known in the state of the art and are used in particular for twin-engine engines, turbofan engines and turbojets.
- turbochargers which can be low pressure type or high pressure type, are, essentially, consisting of a succession of floors rotor blades alternating with stages stator blades (also called floors) Rectifiers).
- the series of moving blades of the different rotor stages successive compressors are fixed on one and single rotor element or rotor.
- At the periphery of the said rotor are machined a succession of grooves that allow the entrenchment of the feet of the blades of different rotor stages.
- this rotor will comprise, disposed at its periphery, several annular grooves.
- the rotor will therefore include, arranged in a first radius in a circular manner, a first gorge in which will be arranged a first series of blades to form a first rotor stage.
- the rotor will then include, arranged at a certain distance from the first gorge (which corresponds to the width of a rectifier stage), a second throat in which will be arranged a second series of blades of to form a second rotor stage, and thus to after.
- the latter is provided with at least one notch or radial opening which allows the successive insertion of feet of the series of moving blades.
- blocking means such as locks are used to block the foot of this last dawn moving. These locking means allow also avoid moving the feet of the series of moving blades within the annular groove.
- the means of blocking, and particular locks, used to immobilize blades in the corresponding grooves cause disturbances of the aerodynamic vein of the fluid, which generates loss of charge and harmful vibrations at smooth operation of the turbocharger.
- a last major disadvantage of the presence of such blocking devices lies in the ovalization of the rotor after a certain period of operation.
- This platform or platinum aims to increase the rigidity of the blade / foot set of dawn mobile.
- the present invention aims to remedy disadvantages stated above of the rotors of known turbochargers, by providing a rotor of new design intended more particularly for a low pressure compressor.
- the present invention aims to to propose a solution that avoids the problem of double wall created within a drum serving as a rotor and especially in a monobloc type drum or multiblock.
- the present invention also aims to allow for simplification and simplification of realization of the blades.
- the present invention aims to propose a solution in which the attachment of the blades in the rotor grooves is simplified and does not require plus the use of blocking elements such as locks generating disturbances.
- the present invention relates to a rotor or rotor element for a turbocharger, constituting supporting at least one rotor blade stage, in which at least one groove is provided to allow the engagement of the feet of a series of moving blades, characterized in that said blades are not no platform or platinum.
- the blades are directly connected to a foot, presenting either a dovetail shape, a flat shape. This allows advantageously to eliminate the problem of the presence of a double wall for the aerodynamic vein at the turbocharger operation.
- the rotor has additional features that still make it possible to improve the present invention in standardizing the aerodynamic vein. For this purpose, we avoid the presence of lateral notches for introducing vanes mobile and therefore locks.
- said rotor or rotor element includes at least two individual crowns comprising their lateral periphery of the half-profiles which, during the juxtaposition of individual crowns, realize a complete throat in which are engaged the feet of a series of blades. Each gorge is delimited by lips or edges.
- Half-profile means a form that delimits laterally said crown and which allows recreate a complete gorge with a bottom or not when one docks or juxtaposes two crowns successive.
- This profile can be constituted in the form of a half-cell or half-groove or in planar form.
- the invention relates to a rotor or rotor element for a turbocharger comprising a single rotor stage with a single series of blades.
- the rotor is essentially annular and is formed of two annular crowns which are juxtaposed.
- Half profiles are arranged laterally on the periphery of each of the crowns, so that the half-profiles of a crown are next to the half-profiles of the consecutive crown to restore the throat intended for receive the feet of the series of moving blades of the floor rotor.
- the fixation of the two rotor crowns can be achieved by any known means suitable and is preferably made removable. In this Indeed, it can for example be achieved by welding, at by means of rivets or by means of screws.
- a means of fixing the crowns which is removable.
- the use of a removable fastening means the advantage of allowing the replacement of a dawn deteriorated for example.
- the two consecutive crowns are removably attached to one another by a assembly of bolts and nuts passing through flanges integral with said crowns.
- the half-profiles of the crown have a shape such as the throat formed by the juxtaposition of the two half-profiles will have a shape complementary to the profile of the feet of the series of blades that will be housed or engaged in said throat.
- the half-profiles of the crown have a shape of half-cells, so that the throat formed by the juxtaposition both half-profiles have a dovetail profile which will correspond to the profile of the so-called shaped feet of the series of blades that will be housed or engaged in said throat.
- the half-profiles of crowns have a flat shape so that the throat formed by the juxtaposition of the two half-profiles present a groove that allows the rectilinear feet or planes of the series of blades to be housed there.
- the immobilization of the series of blades within a throat can then be advantageously obtained by any appropriate means, for example to using a locking screw passing through the rotor.
- this invention relates to a turbocharger rotor comprising a succession of rotor stages, the rotor being common in this case to several floors with several series of blades.
- the turbocharger includes two series of moving blades and the rotor comprises a crown intermediate and two end crowns.
- the crown intermediary has on each of its faces half-profiles that correspond to the half-profiles present on each of the end crowns so as to reconstitute during assembly the two complete grooves for the embedding of the two series of blades of two successive rotor stages.
- the invention also relates to a turbocharger comprising a stator and a rotor compliant to the invention, as defined above.
- the stator comprises one or more stages of fixed vanes, alternating with the rotor blade stages of the rotor.
- the turbocharger according to the invention can for example be a turbofan, a turbojet or a gas turbine coupled to an alternator for the electricity production.
- the invention has many advantages, both with regard to the construction of the rotors and the operation of turbochargers.
- Rotor construction is simpler and more economical because it no longer imposes expensive machining of grooves complete in the rotor or that of blade supports correspondents.
- it removes the need to make side openings through the rotor for the passage of the blades, which simplifies the construction of the rotor and avoids the presence of high stress areas in the rotor.
- the invention has the advantage additional reduction of pressure losses in fluid flow, to reduce vibrations in the turbochargers and especially reduce or remove ovalization of the rotor in operation. All others other things being equal, it presents as well the advantage of improving the efficiency of turbochargers and to reduce the mechanical stresses to which they are subject.
- This invention also has the advantage to provide a lighter rotor assembly by the presence of a single wall instead of a double wall as in the state of the art.
- Figure 1 represents a general view of a classic turbocharger.
- Figure 2 is a cross-sectional view of a part of a rotor according to the state of the art.
- FIG. 3 is an exploded view, in elevation, of a part of a rotor showing the elements of blocking constituted by the locks used to secure the last dawn in a throat according to the state of the art.
- FIG. 4 represents a sectional view cross-section of a rotor according to the state of the art.
- Figure 5 is a cross-sectional view of a rotor according to an embodiment which combines two forms particular embodiments of the present invention.
- the floor of compression of a turbofan is conventionally composed of a series of rotor stages 3,3 ', 3 ", ... alternating with a series of stator stages or rectifiers 2,2 ', 2 ", ...
- the gas When the turbofan is running, the gas first crosses the first stage rectifier 2 of compressor where its velocity vector is repositioned so to be driven by the second rotor stage 3 'of blades rotating before joining the second stage rectifier 2 'to be repositioned in 3 ", etc. Gas undergoes a training cycle - repositioning to the outcome of which its kinetic energy decreases gradually while its pressure increases.
- Each rotor stage 3,3 ', 3 ", ... comprises a series of blades 70,71,72, ... and each floor rectifier or stator 2.2 ', 2 ", ... includes a series of fixed blades respectively 60,61,62, ...
- Each stage rectifier 2,2 ', 2 ", ... includes in addition an inner ring respectively 4,4 ', 4 ", ... connected to an outer ring respectively 5,5 ', 5 ", ... by the series of fixed blades respectively 60,61,62, ...; 60 ', 61', 62 ', ... or 60 ", 61", 62 “, ... Said ferrules interior 4,4 ', 4 ", ... and said outer ferrules 5,5 ', 5 “, ... are therefore specific to each floor rectifiers 2,2 ', 2 ", ...
- FIGS. 2 and 3 Such a rotor is shown in FIGS. 2 and 3 according to the technological background. It corresponds to a one-piece annular rotor 100, fixed transversely to a disk 15 (for example to be coupled to a motor).
- the rotor 100 is generally made of titanium.
- the throats 10,10 ', 10 "are machined at its periphery and correspond each with a rotor stage 3,3 ', 3 ", grooves 10,10', 10" are intended to receive feet 80,81,82, ...; 80 ', 81', 82 ', ... and 80 ", 81", 82 “, ... series successive blades 70,71,72, ...; 70 ', 71', 72 ', ... and 70 ", 71", 72 “, ...
- Fig. 3 represents a throat 10 in which are housed successively the feet 80,81,82, ... 89 blades 70,71,72, ... 79 of a single rotor stage.
- lateral openings 14 are in the throat 10. After the introduction of the last dawn 79, it is fixed by means of one or several locking elements 30,32.
- Fig. 4 represents the rotor according to the state of the technique in which we have represented for different rotor stages 3,3 ', 3 "series of blades 70.70 ', 70 "made according to the state of the art.
- These blades are blades having a platform or platen 90,90 ', 90 ".
- each foot 80,80 'of dawn 70,70 ' is engaged in said groove 10,10', in such a way platform or platinum 90,90 'present at the level of the terminal part of the 70.70 'moving blade above the foot is able to rest on the lips or ledges of said throat.
- turntables generates the presence of a double wall in the aerodynamic vein, one of the walls being constituted directly by the rotor 100 constituting the support of the different floors rotor and the other wall consisting of the 90,90 'platforms of 70,70' moving blades, ....
- FIG. 5 a rotor according to the present invention. It represents a frame of mind in which two rotor stages are shown.
- the first rotor stage 3 is constituted a series of blades 70,71, ... all similar and having a foot 80,81, ... straight or flat, while the second rotor stage 3 'has vanes 70 ', 71', ... all similar and having a foot 80 ', 81', ... shaped like a dovetail.
- the grooves 10 and 10 'intended to receive the feet first and second stages 3 and 3 ' are formed of different way.
- the blades mobile devices do not have a platform or platinum, which allows from the rotor profile 100 to generate directly the aerodynamic vein.
- the various series of blades 70,71, ...; 70 ', 71', ... have a functional part consisting of a pale directly in contact with the corresponding foot 80,81, ...; 80 ', 81', ... without the presence of platforms or platinum extending substantially perpendicular to said dawn.
- the rotor 100 is consisting of at least two crowns, and in this case of three crowns 20, 21 and 22.
- the intermediate ring 21 has on each of its lateral faces an annular half-profile 111, 110 ', while the end rings 20 and 22 present on only one of their two lateral faces a half-profile annular 110, respectively 111 'corresponding to that (111, respectively 110 ') disposed opposite on the crown to which he is juxtaposed.
- the juxtaposition of these half-profiles 110,111; 110 ', 111' will make a throat complete 10,10 'allowing the insertion of the feet 80,81, ... or 80 ', 81', ... series of blades 70,71, ... or 70 ', 71', ....
- the crowns 20,21,22 are joined to each other so as to form the rotor 100 completely.
- the fixing of the various crowns is carried out using any appropriate means.
- profiles of the throats and therefore the half-profiles constituting them can take forms various and other than those mentioned in both preferred execution examples. These profiles can be of shape dovetail, circular or polygonal. Similarly, the feet of the blades can also be shaped dovetail, circular or polygonal, provided that that the profile of said feet of said blades is complementary and corresponds to that of said grooves.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
La présente invention se rapporte à un rotor (100) ou élément rotorique pour turbocompresseur, constituant la virole rotative interne d'au moins un étage rotorique (3,3') comprenant une série d'aubes mobiles (70,71,72,...;70',71' ,72',...), dans lequel est prévue au moins une gorge (10,10') pour permettre un engagement des pieds (80,81,82,...;80',81',82',...) d'une série d'aubes mobiles, caractérisé en ce que lesdites aubes mobiles (70,71,72,...;70',71',72',...) ne présentent pas de plaque ou platine s'étendant essentiellement perpendiculairement à ladite aube. <IMAGE>
Description
La présente invention se rapporte aux
compresseurs, spécialement aux turbocompresseurs.
Elle concerne plus particulièrement les
rotors des turbocompresseurs.
Les turbocompresseurs sont bien connus dans
l'état de la technique et sont utilisés notamment pour les
moteurs à double corps, les turbosoufflantes et les
turboréacteurs.
Ces turbocompresseurs, qui peuvent être du
type à basse pression ou du type à haute pression, sont,
pour l'essentiel, constitués d'une succession d'étages
rotoriques d'aubes mobiles en alternance avec des étages
statoriques d'aubes fixes (également dénommés étages
redresseurs).
Dans le cas des compresseurs basse pression,
les séries d'aubes mobiles des différents étages rotoriques
successifs des compresseurs sont fixées sur un seul et
unique élément rotorique ou rotor. A la périphérie dudit
rotor sont usinées une succession de gorges qui permettent
l'enchâssement des pieds des aubes mobiles des différents
étages rotoriques.
Dans le cas où un rotor est commun à
plusieurs étages rotoriques, par exemple trois ou quatre,
ce rotor comprendra, disposées à sa périphérie, plusieurs
gorges annulaires.
Plus précisément, le rotor comprendra donc,
disposée selon un premier rayon de manière circulaire, une
première gorge dans laquelle sera disposée une première
série d'aubes mobiles de manière à constituer un premier
étage rotorique.
Le rotor comprendra ensuite, disposée à une
certaine distance de la première gorge (qui correspond à la
largeur d'un étage redresseur), une seconde gorge dans
laquelle sera disposée une seconde série d'aubes mobiles de
manière à constituer un second étage rotorique, et ainsi de
suite.
Cependant, pour permettre l'enchâssement des
pieds de la série d'aubes mobiles dans la gorge annulaire,
cette dernière est munie d'au moins une encoche ou
ouverture radiale qui permet l'insertion successive des
pieds de la série d'aubes mobiles.
Après placement de la dernière aube de la
série, des moyens de blocage appropriés tels que des
verrous sont utilisés pour bloquer le pied de cette
dernière aube mobile. Ces moyens de blocage permettent
également d'éviter tout déplacement des pieds de la série
d'aubes mobiles au sein même de la gorge annulaire.
Cette conception des rotors connus est
coûteuse et complexe à réaliser. En outre, les ouvertures
ou encoches percées dans le fond des gorges fragilisent
particulièrement le rotor, ce qui bien entendu constitue un
désavantage supplémentaire.
Enfin, les moyens de blocage, et en
particulier les verrous, utilisés pour immobiliser les
aubes dans les gorges correspondantes provoquent des
perturbations de la veine aérodynamique du fluide, ce qui
génère des pertes de charges et des vibrations nocives au
bon fonctionnement du turbocompresseur.
Un dernier inconvénient très important de la
présence de tels dispositifs de blocage réside dans
l'ovalisation du rotor après une certaine période de
fonctionnement.
Un autre problème important réside dans le
fait que les aubes et en particulier les aubes mobiles
présentent une plate-forme ou platine située entre le pied
et la pale (corps de l'aube).
Cette plate-forme ou platine a pour but
d'augmenter la rigidité de l'ensemble pale/pied de l'aube
mobile.
Néanmoins, le principal inconvénient d'une
telle plate-forme ou platine réside dans la présence d'une
double paroi comprenant une première paroi correspondant au
voile du rotor et une deuxième paroi. En effet cette
deuxième paroi, bien que garantissant la veine
aeérodynamique, génère une augmentation de matière et de
masse au niveau du rotor.
La présente invention vise à remédier aux
inconvénients énoncés plus haut des rotors des
turbocompresseurs connus, en fournissant un rotor de
conception nouvelle destiné plus particulièrement à un
compresseur basse pression.
Plus précisément, la présente invention vise
à proposer une solution qui s'affranchisse du problème de
double paroi créée au sein d'un tambour servant de rotor et
en particulier au sein d'un tambour de type monobloc ou
multibloc.
La présente invention vise également à
permettre un allègement et une simplification de
réalisation des aubes mobiles.
Enfin, la présente invention vise à proposer
une solution dans laquelle la fixation des aubes mobiles
dans les gorges du rotor est simplifiée et ne nécessite
plus l'utilisation d'éléments de blocage tels que des
verrous générateurs de perturbations.
La présente invention se rapporte à un rotor
ou élément rotorique pour un turbocompresseur, constituant
le support d'au moins un étage rotorique d'aubes mobiles,
dans lequel est prévue au moins une gorge pour permettre
l'engagement des pieds d'une série d'aubes mobiles,
caractérisé en ce que lesdites aubes mobiles ne présentent
pas de plate-forme ou platine. De cette manière, les aubes
sont directement reliées à un pied, présentant soit une
forme en queue d'aronde, soit une forme plane. Ceci permet
avantageusement d'éliminer le problème de la présence d'une
double paroi pour la veine aérodynamique lors du
fonctionnement du turbocompresseur.
De manière particulièrement avantageuse, le
rotor présente des caractéristiques supplémentaires qui
permettent encore d'améliorer la présente invention en
uniformisant la veine aérodynamique. Dans ce but, on évite
la présence d'encoches latérales d'introduction des aubes
mobiles et donc de verrous.
A cet effet, ledit rotor ou élément rotorique
comprend au moins deux couronnes individuelles comprenant à
leur périphérie latérale des demi-profils qui, lors de la
juxtaposition des couronnes individuelles, réalisent une
gorge complète dans laquelle sont engagés les pieds d'une
série d'aubes mobiles. Chaque gorge est délimitée par des
lèvres ou rebords.
On entend par demi-profil une forme qui
délimite latéralement ladite couronne et qui permet de
recréer une gorge complète présentant un fond ou non
lorsque l'on accoste ou juxtapose deux couronnes
successives.
Ce profil pourra être constitué sous la forme
d'une demi-alvéole ou demi-rainure ou sous forme plane.
Selon une première forme d'exécution,
l'invention se rapporte à un rotor ou élément rotorique
pour turbocompresseur comprenant un seul étage rotorique
avec une seule série d'aubes mobiles.
Selon cette forme d'exécution préférée, le
rotor est essentiellement annulaire et est formé de deux
couronnes annulaires qui sont juxtaposées. Des demi-profils
sont ménagés latéralement à la périphérie de chacune des
couronnes, de telle sorte que les demi-profils d'une
couronne se trouvent en regard des demi-profils de la
couronne consécutive pour reconstituer la gorge destinée à
recevoir les pieds de la série d'aubes mobiles de l'étage
rotorique.
Pour assembler les aubes sur le rotor, il
suffit dès lors d'écarter les deux couronnes pour ouvrir la
gorge, d'engager ensuite les pieds des aubes dans les demi-profils
d'une des couronnes, puis de juxtaposer les deux
couronnes pour refermer les demi-profils constituant la
gorge et emprisonner les pieds d'une série d'aubes mobiles
successives. Les deux couronnes sont ensuite solidarisées
par des moyens propres.
Avantageusement, la fixation des deux
couronnes du rotor peut être réalisée par tout moyen connu
approprié et est de préférence rendue amovible. A cet
effet, elle peut par exemple être réalisée par soudure, au
moyen de rivets ou au moyen de vis.
Selon l'invention, on préfère toutefois faire
usage d'un moyen de fixation des couronnes, qui soit
amovible. L'usage d'un moyen de fixation amovible présente
l'avantage de permettre le remplacement d'une aube
détériorée par exemple.
A cet effet, dans une forme de réalisation
avantageuse de l'invention, les deux couronnes consécutives
sont fixées l'une à l'autre de manière amovible, par un
assemblage de boulons et d'écrous traversant des brides
solidaires desdites couronnes.
Selon la présente invention, les demi-profils
de la couronne présentent une forme telle que la gorge
formée par la juxtaposition des deux demi-profils
présentera une forme complémentaire du profil des pieds de
la série d'aubes mobiles qui seront logés ou engagés dans
ladite gorge.
Selon une autre forme d'exécution, les
demi-profils de la couronne présentent une forme de demi-alvéoles,
de sorte que la gorge formée par la juxtaposition
des deux demi-profils présente un profil en queue d'aronde
qui correspondra au profil des pieds dits à forme de la
série d'aubes mobiles qui seront logés ou engagés dans
ladite gorge.
De manière alternative, les demi-profils des
couronnes présentent une forme plane de sorte que la gorge
formée par la juxtaposition des deux demi-profils présente
une rainure qui permet aux pieds rectilignes ou plans de la
série d'aubes mobiles d'y être logés.
L'immobilisation de la série d'aubes mobiles
au sein d'une gorge peut ensuite être avantageusement
obtenue à l'aide de tout moyen adéquat, par exemple à
l'aide d'une vis de blocage traversant le rotor.
Selon l'autre forme d'exécution, la présente
invention se rapporte à un rotor pour turbocompresseur
comprenant une succession d'étages rotoriques, le rotor
étant commun dans ce cas à plusieurs étages avec plusieurs
séries d'aubes mobiles. Dans le cas particulier d'un
compresseur présentant un rotor commun à deux étages
rotoriques, le turbocompresseur comprend deux séries
d'aubes mobiles et le rotor comprend une couronne
intermédiaire et deux couronnes d'extrémité. La couronne
intermédiaire présente sur chacune de ses faces des
demi-profils qui correspondent aux demi-profils présents
sur chacune des couronnes d'extrémité de manière à
reconstituer lors de l'assemblage les deux gorges complètes
pour l'enchâssement des deux séries d'aubes mobiles des
deux étages rotoriques successifs.
La généralisation de ce principe à plusieurs
étages rotoriques (trois, quatre ou cinq) peut bien entendu
être aisément comprise par l'homme de l'art.
L'invention concerne également un
turbocompresseur comprenant un stator et un rotor conforme
à l'invention, tel que défini plus haut.
Dans le turbocompresseur selon l'invention,
le stator comprend un ou plusieurs étages d'aubes fixes,
alternant avec les étages d'aubes tournantes du rotor.
Le turbocompresseur selon l'invention peut
par exemple être une turbosoufflante, un turboréacteur ou
une turbine à gaz couplée à un alternateur pour la
production d'électricité.
L'invention présente de multiples avantages,
à la fois en ce qui concerne la construction des rotors et
le fonctionnement des turbocompresseurs. D'une part, la
construction des rotors est plus simple et plus économique
du fait qu'elle n'impose plus un usinage coûteux de gorges
complètes dans le rotor ni celui de supports d'aubes
correspondants. D'autre part, elle supprime la nécessité de
pratiquer des ouvertures latérales à travers le rotor pour
le passage des aubes, ce qui simplifie la construction du
rotor et évite la présence de zones à fortes contraintes
dans le rotor. Ne nécessitant plus de verrous de retenue
des aubes sur le rotor, l'invention présente l'avantage
supplémentaire de réduire les pertes de charge dans
l'écoulement du fluide, de réduire les vibrations dans les
turbocompresseurs et surtout de réduire ou de supprimer
l'ovalisation du rotor en fonctionnement. Toutes autres
choses étant égales par ailleurs, elle présente ainsi
l'avantage d'améliorer le rendement des turbocompresseurs
et de réduire les sollicitations mécaniques auxquelles ils
sont soumis.
D'autre part, la fabrication des aubes
mobiles sans plate-forme ou sans platine sera nettement
plus aisée en comparaison avec la réalisation des aubes
prévues dans les solutions de l'état de la technique.
Cette invention présente également l'avantage
de fournir un ensemble rotorique plus léger par la présence
d'une paroi unique au lieu d'une double paroi comme dans
l'état de la technique.
La figure 1 représente une vue générale d'un
turbocompresseur classique.
La figure 2 est une vue en coupe transversale
d'une partie d'un rotor selon l'état de la technique.
La figure 3 est une vue éclatée, en
élévation, d'une partie d'un rotor montrant les éléments de
blocage constitués pat des verrous utilisés pour fixer la
dernière aube dans une gorge selon l'état de la technique.
La figure 4 représente une vue en coupe
transversale d'un rotor selon l'état de la technique.
La figure 5 est une vue en coupe transversale
d'un rotor selon une réalisation qui combine deux formes
d'exécution particulières de la présente invention.
Dans ces figures, des mêmes notations de
référence désignent des éléments identiques.
Comme illustré à la figure 1, l'étage de
compression d'un turbofan est classiquement composé d'une
série d'étages rotoriques 3,3',3",... alternant avec une
série d'étages statoriques ou redresseurs 2,2',2",...
Lorsque le turbofan fonctionne, le gaz
traverse d'abord le premier étage redresseur 2 du
compresseur où son vecteur vitesse est repositionné afin
d'être entraíné par le deuxième étage rotorique 3' d'aubes
tournantes avant de rejoindre le deuxième étage redresseur
2' pour être à nouveau repositionné en 3", etc. Le gaz
subit ainsi un cycle d'entraínement - repositionnement à
l'issue duquel son énergie cinétique diminue
progressivement tandis que sa pression croít.
A la Fig. 1, pour chaque étage, on ne
représente en coupe que la première aube 70, 70', 70" pour
chaque étage rotorique ou 60, 60', 60" pour chaque étage
redresseur.
Chaque étage rotorique 3,3',3",... comprend
une série d'aubes mobiles 70,71,72,... et chaque étage
redresseur ou statorique 2,2',2",... comprend une série
d'aubes fixes respectivement 60,61,62,...
Chaque étage redresseur 2,2',2",... comprend
en outre une virole intérieure respectivement 4,4',4",...
reliée à une virole extérieure respectivement 5,5',5",...
par la série d'aubes fixes respectivement 60,61,62,...;
60',61',62',... ou 60",61",62", ... Lesdites viroles
intérieures 4,4',4",... et lesdites viroles extérieures
5,5',5",... sont donc propres à chacun des étages
redresseurs 2,2',2",...
Sur le rotor 100 sont fixées plusieurs séries
d'aubes mobiles, respectivement 70,71,72; 70',71',72',...
constituant autant d'étages rotoriques 3,3',3",... On a
donc pour tous les étages rotoriques 3,3',3" un seul et
même rotor 100 à la périphérie duquel sont creusées des
gorges 10,10',10".
Un tel rotor est représenté aux Figs. 2 et 3
selon l'arrière-plan technologique. Il correspond à un
rotor annulaire monobloc 100, fixé transversalement à un
disque 15 (destiné par exemple à être couplé à un moteur).
Le rotor 100 est généralement en titane. Les gorges
10,10',10" sont usinées à sa périphérie et correspondent
chacune à un étage rotorique 3,3',3". Les gorges 10,10',10"
sont destinées à recevoir les pieds
80,81,82,...;80',81',82',... et 80",81",82",... des séries
successives d'aubes mobiles 70,71,72,...;70',71',72',... et
70",71",72",...
La Fig. 3 représente une gorge 10 dans
laquelle sont logés successivement les pieds 80,81,82,...89
des aubes mobiles 70,71,72,...79 d'un seul étage rotorique.
Dans ce but, des ouvertures latérales 14 sont
pratiquées dans ladite gorge 10. Après l'introduction de la
dernière aube 79, celle-ci est fixée à l'aide de un ou
plusieurs éléments de blocage 30,32.
La Fig. 4 représente le rotor selon l'état de
la technique dans lequel on a représenté pour les
différents étages rotoriques 3,3',3" des séries d'aubes
70,70',70" réalisées selon l'état de la technique.
Ces aubes sont des aubes présentant une
plate-forme ou platine 90,90',90".
On observe que chaque pied 80,80' d'aube
70,70' est engagé dans ladite gorge 10,10', de telle façon
qu'une plate-forme ou platine 90,90' présente au niveau de
la partie terminale de l'aube mobile 70,70' au-dessus du
pied est capable de reposer sur les lèvres ou rebords de
ladite gorge.
Ces plates-formes ou platines 90,90',... sont
essentiellement disposées perpendiculairement par rapport à
la partie fonctionnelle (également dénommée pâle) de ladite
aube.
La présence de telles platines génère la
présence d'une double-paroi dans la veine aérondynamique,
l'une des parois étant constituée directement par le
rotor 100 constituant le support des différents étages
rotoriques et l'autre paroi étant constituée par les
plates-formes 90,90' des aubes mobiles 70,70',....
En vue de résoudre ce problème, on a
représenté à la Fig. 5 un rotor conforme à la présente
invention. Il représente une vue d'esprit dans lequel deux
étages rotoriques sont représentés.
Le premier étage rotorique 3 est constitué
d'une série d'aubes mobiles 70,71,... toutes similaires et
présentant un pied 80,81,... rectiligne ou plat, tandis que
le deuxième étage rotorique 3' présente des aubes
70',71',... toutes similaires et ayant un pied 80',81',...
en forme de queue d'aronde.
En conséquence, ainsi que représenté à la
figure, les gorges 10 et 10' destinées à recevoir les pieds
des premier et second étages 3 et 3' sont conformées de
manière différente.
En pratique, cependant, on doit comprendre
que l'on aura un seul et même profil pour les diverses
gorges destinées à réaliser les différents étages
rotoriques.
Selon la présente invention, les aubes
mobiles ne présentent pas de plate-forme ou de platine, ce
qui permet à partir du profil du rotor 100 de générer
directement la veine aérodynamique.
Ceci signifie que selon la présente invention
les diverses séries d'aubes mobiles 70,71,...; 70',71',...
présentent une partie fonctionnelle constituée par une pâle
directement en contact avec le pied correspondant
80,81,...;80',81',... sans la présence de plates-formes ou
platines s'étendant essentiellement perpendiculairement à
ladite aube.
Selon une forme d'exécution particulièrement
préférée de la présente invention, le rotor 100 est
constitué d'au moins deux couronnes, et dans le présent cas
de trois couronnes 20, 21 et 22.
Selon l'exemple d'exécution décrit à la
Fig. 5, la couronne intermédiaire 21 présente sur chacune
de ses faces latérales un demi-profil annulaire 111,110',
tandis que les couronnes d'extrémité 20 et 22 présentent
sur une seule de leurs deux faces latérales un demi-profil
annulaire 110, respectivement 111' correspondant à celui
(111, respectivement 110') disposé en face sur la couronne
à laquelle il est juxtaposé. La juxtaposition de ces demi-profils
110,111; 110',111' permettra de réaliser une gorge
complète 10,10' permettant l'insertion des pieds 80,81,...
ou 80',81',... des séries d'aubes 70,71,... ou 70',71',....
Après placement desdits pieds desdites aubes
dans les gorges correspondantes, les couronnes 20,21,22
sont solidarisées l'une à l'autre de manière à former le
rotor 100 complètement.
La fixation des diverses couronnes est
réalisée à l'aide de tout moyen approprié.
Dans la figure représentée, on propose de
réaliser des brides 115,115',116,116' dans lesquelles est
prévue une ouverture par laquelle passe un ensemble tige-boulon-écrou
13,13'.
Concrètement, pour fixer les différentes
séries d'aubes mobiles, il suffit de désolidariser les
diverses couronnes 20,21,22, de les écarter pour ouvrir les
gorges 10,10',..., d'insérer chaque série de pieds
80,81,82,... d'aubes mobiles 70,71,72,... entre les deux
couronnes, puis de rapprocher et de juxtaposer à nouveau
les couronnes 20,21 de manière à emprisonner et à
immobiliser lesdits pieds dans les gorges respectives.
On notera que les profils des gorges et donc
les demi-profils les constituant peuvent prendre des formes
diverses et autres que celles mentionnées dans les deux
exemples d'exécution préférés. Ces profils peuvent être de
forme en queue d'aronde, circulaire ou polygonale. De même,
les pieds des aubes mobiles peuvent également être de forme
en queue d'aronde, circulaire ou polygonale, pour autant
que le profil desdits pieds desdites aubes mobiles soit
complémentaire et corresponde à celui desdites gorges.
Claims (10)
- Rotor (100) ou élément rotorique pour turbocompresseur, constituant le support d'au moins un étage rotorique (3,3') comprenant une série d'aubes mobiles (70,71,72,...; 70',71',72',...), dans lequel est prévue au moins une gorge (10,10') pour permettre un engagement des pieds (80,81,82,...;80',81',82',...) d'une série d'aubes mobiles, caractérisé en ce que lesdites aubes mobiles (70,71,72,...;70',71',72',...) ne présentent pas de plaque ou platine s'étendant essentiellement perpendiculairement à ladite aube.
- Rotor ou élément rotorique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit rotor ou élément rotorique comprend au moins deux couronnes individuelles (20,21,22,...) comprenant à leur périphérie latérale des demi-profils (110,110'; 111,111';...) qui, lors de la juxtaposition des couronnes individuelles, réalisent une gorge complète (10,10') dans laquelle sont engagés les pieds (80,81,82,...; 80',81',82',...) de la série d'aubes mobiles (70,71,72,...; 70',71',72',...).
- Rotor ou élément rotorique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les deux couronnes consécutives (20,21,22) sont fixées l'une à l'autre de manière amovible ou inamovible.
- Rotor ou élément rotorique selon la revendication 3, caractérisé en ce que les deux couronnes consécutives (20,21,22) sont fixées l'une à l'autre par un assemblage de boulons et d'écrous (13,13') traversant des brides (115,115';116,116') solidaires des couronnes (20,21,22).
- Rotor ou élément rotorique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la gorge (10,10'), lorsqu'elle est reconstituée, présente une forme en queue d'aronde, circulaire, polygonale ou plane, dans laquelle les pieds (80,81,82,...; 80',81',82',...) de forme complémentaire de la série d'aubes mobiles (70,71,72,...; 70',71',72',...) sont emboítés ou engagés.
- Turbocompresseur comprenant un rotor et un stator, caractérisé en ce que le rotor est conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 5.
- Turbocompresseur selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il est une turbosoufflante.
- Turbocompresseur selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il est un turboréacteur.
- Aube destinée à un rotor selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle ne présente pas de plaque ou platine s'étendant essentiellement perpendiculairement à ladite aube.
- Assemblage d'au moins deux couronnes individuelles (20,21,22,...) pour constituer à la fois un rotor selon l'une des revendications précédentes et le veine intérieure du flux primaire d'un compresseur basse-pression, lesdites couronnes individuelles comprenant à leur périphérie latérale des demi-profils (110,110'; 111,111') qui, lors de la juxtaposition desdites couronnes individuelles réalisent une gorge complète (10,10') apte à recevoir les pieds (80,81,82,...; 80',81',82',...) d'une série d'aubes mobiles (70,71,72,...;70',71',72',...) d'un étage rotorique, lesdites aubes ne présentant pas de plaque ou platine s'étendant essentiellement perpendiculairement auxdites aubes.
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