EP1637701A1 - Un corps monobloc pour un rotor d'un moteur à turbine à gaz - Google Patents

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EP1637701A1
EP1637701A1 EP05108632A EP05108632A EP1637701A1 EP 1637701 A1 EP1637701 A1 EP 1637701A1 EP 05108632 A EP05108632 A EP 05108632A EP 05108632 A EP05108632 A EP 05108632A EP 1637701 A1 EP1637701 A1 EP 1637701A1
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EP
European Patent Office
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turbine
module according
disks
blades
rotor
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EP05108632A
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EP1637701B1 (fr
EP1637701B2 (fr
Inventor
Jacques René Bart
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Safran Aircraft Engines SAS
Original Assignee
SNECMA SAS
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/06—Rotors for more than one axial stage, e.g. of drum or multiple disc type; Details thereof, e.g. shafts, shaft connections
    • F01D5/063—Welded rotors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/24—Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
    • F01D25/246—Fastening of diaphragms or stator-rings

Definitions

  • the present invention relates to the field of gas turbine engines and aims in particular a modular turbine element for such a motor having a one-piece turbine body.
  • a gas turbine engine comprises, in the direction of flow of the gases, means for compressing the air supplying the engine, a combustion chamber and at least one turbine stage for driving the compression means of the engine. air.
  • the engine can drive a blower contributing to the thrust produced by the latter.
  • the air admitted to the engine inlet is then divided into a primary flow directed to the combustion chamber and a secondary flow concentric to the first and providing in engines with high dilution rate most of the thrust.
  • These latter motors for some two bodies include: a high pressure body and a low pressure body independent in rotation from one another.
  • the low pressure body drives the blower.
  • Each body includes a turbine module driving the associated compression module.
  • FIG. 1 shows, in longitudinal section, the module of the low-pressure turbine of a double-body engine according to the prior art. The rest of the engine is not visible in this figure.
  • This module is disposed downstream of the high pressure stage whose gas flow opens through the distributor 3 consisting of fixed vanes, individual or in sectors, mounted between the outer casing 5 and the fixed internal structure 7.
  • the turbine rotor low pressure 9 consists of five disks 9A to 9E provided with blades on their periphery and bolted together. The five stages are separated by fixed flow distributors, 11A to 11D, which each straighten the flow of gas from the upstream stage to the stage immediately downstream.
  • the discs are each laterally bordered by a frustoconical portion 10 provided with radial flanges, called “mustaches” by which they are bolted to the neighboring disc.
  • the vanes 12 are housed in axial cells with a dovetail profile, and retained against any axial displacement by a hook 12 'whose foot is provided.
  • An annular ring 13 is engaged under each of the hooks and forms an axial locking of the blades.
  • the ring 13 itself is maintained in placed and immobilized against any radial displacement that could disengage the hooks 12 'by interstage rings 14.
  • These rings 14 provided with wipers form a labyrinth seal with plates of abradable material mounted along the inner edges of the distributors. These rings also guide the cooling air from inside the rotor to the blade roots. Radial passages are provided for this purpose.
  • the applicant has therefore set itself the goal of producing a turbine module, more particularly a low pressure turbine module, the structure of which is simplified with respect to the production of the prior art.
  • No. 5,899,660 which relates to a casing for the production of turbine modules whose structure is simplified.
  • the distributors form a single piece with the sealing rings of the turbine rotors.
  • the parts of the different floors are bolted together to form a housing together.
  • the invention therefore aims to provide a turbine module whose structure is simplified without the disadvantages of the solutions presented in the prior art.
  • the turbine module for a turbine engine with a turbine rotor consisting of at least four disks supporting blades at their periphery, two of said disks forming a one-piece body is characterized in that said one-piece body comprises two lateral ferrules inter disks, said ferrules being bolted to the disks of the two adjacent rotors.
  • the structure according to the invention makes it possible on the one hand to reduce the mass of the rotary assembly, in particular by eliminating a part of the connecting members by bolting, and by lightening the adjacent disks by removing whiskers, and secondly to simplify the structure of the module.
  • the rotatable assembly of the turbine module includes inter-stage rings incorporating labyrinth seal wipers between each of said adjacent disks and the one-piece body.
  • said rings also form an axial locking means for the blades and / or a passage for the cooling air with said inter-disk ferrules.
  • these inter-stage rings are placed on the end ferrules of the one-piece body, their assembly does not require any particular arrangement of the vanes mounted on the disks.
  • the circulation of the cooling air is ensured for all four stages of blades.
  • the module comprises one or more annular distributors consisting of a plurality of elements in the form of a ring sector, a first portion of which supports vanes arranged radially towards the outside. turbine axis and a second part forms a sealing means with the tops of the blades.
  • said ring sector-shaped elements are wedged inside the housing by hooking means.
  • said hooking means comprise an axial hook integral with the housing or said elements, cooperating with a pair of axial hooks integral respectively said elements or the housing.
  • the pair of hooks is disposed on the upstream portion of said ring sector elements.
  • the attachment means comprises an axial hook on the casing cooperating with a pair of axial hooks integral with said ring-sector shaped elements, such that the downstream end of the rotor sealing ring sectors. placed upstream is maintained between the brackets.
  • the module according to the invention shown in section along the axis of the gas turbine engine is disposed downstream of the combustion chamber not visible in Figure 2. It receives the flow of engine gas from the distributor 105. It comprises a generally frustoconical casing 120 inside which are mounted the different distributor stages interposed between the turbine rotor stages. As in the device of the prior art presented in connection with Figure 1, the module here comprises five turbine stages 109A to 109E between which are intercalated four distributor rings 111A to 111D.
  • the distributor 111A is of generally annular shape being subdivided into sectors.
  • the sectors comprise from one to ten fixed vanes, for example five or six. There may be for example 8 sectors forming the distribution ring.
  • the blade or blades 111A1 arranged radially across the gas stream between an inner platform 112A situated on the motor axis side and a 113A external platform opposite.
  • Distributors 111B to 111D are preferably the same.
  • Rotating assembly 109 consists here of five discs 109B3 to 109E3 on which the blades are mounted.
  • Each blade comprises a bulb-shaped foot housed in a cell of complementary shape, dovetail profile for example, machined axially in the rim of the discs.
  • Mobile blades and their mounting on a disk are known to those skilled in the art and do not form part of the invention.
  • the feet include an axial retaining hook as is also known.
  • two rotor discs together form a single block 109 '. They form a one-piece body, that is to say that they are not linked by mechanical means such as bolts and are not normally removable. They are preferably welded.
  • the two disks 109B3 and 109C3 are interconnected by a ferrule 109BC. We see the welding zones between the ferrule and rims of the discs.
  • This ferrule has two wipers 109BC1, oriented transversely to the axis of the motor and formed by machining on its surface facing the distributor 111B.
  • the disk 109B3 is secured to a side ferrule inter disk 109BA.
  • This comprises a radial flange 109BA1 through which the rotor is bolted to the adjacent disc 109A3.
  • a bolt B is shown.
  • the holes for the passage of the bolts are drilled in the plane of the disc near the rim.
  • the disk 109C3 also comprises a 109CD ring with a radial flange 109CD1 by which it is bolted (in B) to the disk 109D3.
  • the disk 109E3 has a 109ED ferrule with a radial flange through which it is bolted to the disk 109D3.
  • a cone 109D4 is secured to the disk 109D3 for mounting the rotary assembly on a bearing not shown.
  • the ring 131 has a frustoconical portion 131A of diameter slightly greater than that of the shell 109BA to form with the latter an air passage. It comprises on each side a respectively frustoconical web 131B and 131C which bears against the disk, 109A3 and 109B3 respectively, at the level of the cells. It thus forms both a means of guiding the air in the latter and an axial stop for the blade roots that are housed therein.
  • the air is admitted from inside the rotor by passages formed between the radial flange 109BA1 and the disc 109A3; it circulates between the two rings 109BA and 131A to be evacuated by the cells of the two disks 109A3 and 109B3 in the direction of the gas stream.
  • the ferrule 132 similarly comprises a central frustoconical portion 132A bordered by two sails 132B and 132C.
  • the cooling air is admitted through passages formed between the flange 109CD1 and the disc 109D3; it circulates between ferrules 132A and 109CD from where it is guided to pass through the cells of disks 109C3 and 109D3 and then into the gas vein.
  • the outer platform 113A is part of a ring-shaped element 114A in two parts arranged axially one after the other .
  • Said platform is the first part 113A and a sealing sector of turbine cooperating with the top of the blades of the downstream turbine stage is the second part 113'A.
  • the inner platform 112A, the element 114A and the blades have come from a single casting.
  • the second portion 113'A comprises an abradable material 115A with regard to wipers formed on the top of the blades of the corresponding mobile stage.
  • the outer platform 113A comprises upstream a pair of axial hooks 113A1 and 113A2 spaced radially from one another. It also comprises downstream a radial bearing surface 113A3. Downstream, the second portion 113'A comprises a radial bearing surface 113'A4, and a radial lug 113'A5 forming axial stop. There is also an axially oriented finger 113'A6 which engages between two sectors of the downstream distributor 113B and forms an anti-rotation locking means.
  • the casing 120 comprises on its inner face hooks distributed along the axis of the motor by which the stators are fixed.
  • an axial hook 121A having an outer radial bearing surface and an inner radial bearing surface.
  • the spacing between two consecutive hooks 121a and 121B corresponds to the spacing between the hook 113A1 and the radial bearing surface 113'A4 of the same element 114.
  • the lug 113'A5 winds axially against the hook 121B crankcase.
  • the pair of stator hooks 113A1 and 113A2 enclose the crank hook 121A and the downstream end of the sealing sector 105 'which is disposed immediately upstream of the distributor stage 111A.
  • the pair of hooks encloses the assembly consisting of the corresponding hook 121, the downstream end of the ring sector 113'A and the plate 115A of abradable material.
  • the casing also comprises abutments forming radial bearing surfaces 122 between two consecutive hooks 121A and 121B. They serve as radial support to the bearing surfaces 113A3.
  • the blades 109B1 of the stage 109B are terminated by a heel 109B2 which is provided with wipers or radial blades cooperating with the wafer of abradable material 115A. They thus form a labyrinth seal against gas leakage between the two sides of the turbine rotor.
  • the assembly of the various components of the module is carried out as follows.
  • the casing is possibly already in place on the engine with the ring 105 '.
  • the pieces are then placed in the following order.
  • the complete rotor 109A whose blades are already mounted on the disk 109A3, is set up and wedged by means of appropriate tools.
  • the distributor 111A is placed sector by sector by sliding the hooks 113A1 and 113A2 on the downstream part of the assembly formed by the ring 105 'and the first hook 121A of the housing.
  • the surface 113A3 abuts against the first stop 122, and the surface 113'A4 abuts against the inner radial surface of the second hook 121B.
  • the finger 113'A5 abuts against the latter.
  • the interstage ring 131 is slid inside the ring 111A until it abuts against the rotor 109A, thus axially locking the blade roots in their cell; hooks formed on the blade root and bearing against the rim ensure immobilization against axial displacement in one direction.
  • the ring provides axial locking in the opposite direction.
  • the one-piece body 109 'with only the blades of the stage 109B is put in place and bolted directly to the disk 109A3. It is observed that the blades of the stage 109B bear against the veil 131C of the inter-stage ring 131. The hooks on the blade roots are located on the upstream side bearing against the rim of the disc; in this way the feet are locked against axial displacement.
  • the distributor 111B is set up sector by sector. First introduced the foot of each sector between the two disks 109B and 109C, then tilts it until it clings to the second hook 121B of the housing by enclosing the downstream end of the ring 113'A together with its abradable material. It is positioned on the housing in the same way as the previous distributor. The downstream radial finger comes into axial abutment against the third hook 121C.
  • the blades of the stage 109C are introduced into their housing on the disk 109C3.
  • the axial stop hook is located on the downstream side of the disc 109C3, preventing axial displacement upstream.
  • the distributor 111C is set up so that it is positioned in the housing as the previous distributors.
  • the interstage ring 132 is slid into the central passage formed by the distributor 111C. It comes to bear against the disk 109C3, locking the blades.
  • the complete rotor 109D is bolted to the flange 109CD1 of the monoblock 109 '.
  • the 111D distributor is mounted
  • the complete rotor 109 E is bolted to the disk 109D3.
  • the invention covers modules comprising from four to six stages preferably.

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Abstract

L'invention porte sur un module de turbine pour un moteur à turbine à gaz avec un rotor (109) de turbine constitué de quatre disques au moins supportant des aubes à leur périphérie, deux desdits disques formant un corps monobloc. Le module est caractérisé par le fait que ledit corps monobloc (109') comprend deux viroles latérales inter disques (109BA, 109CD), les dites viroles étant boulonnées sur les disques (109A3, 109D3) des deux rotors adjacents au corps monobloc.
L'invention s'applique en particulier aux modules de turbine comprenant de 4 à 6 étages de turbine.

Description

  • La présente invention se rapporte au domaine des moteurs à turbine à gaz et vise en particulier un élément modulaire de turbine pour un tel moteur comportant un corps de turbine monobloc.
  • Un moteur à turbine à gaz comprend, dans le sens de l'écoulement des gaz un moyen de compression de l'air alimentant le moteur, une chambre de combustion et au moins un étage de turbine d'entraînement des moyens de compression de l'air. En aéronautique, le moteur peut entraîner une soufflante contribuant à la poussée produite par ce dernier. L'air admis à l'entrée du moteur est alors divisé en un flux primaire dirigé vers la chambre de combustion et un flux secondaire concentrique au premier et fournissant dans les moteurs à fort taux de dilution la majeure partie de la poussée. Ces derniers moteurs comprennent pour certains deux corps : un corps haute pression et un corps basse pression indépendants en rotation l'un de l'autre. Le corps basse pression entraîne la soufflante. Chaque corps comprend un module de turbine entraînant le module de compression associé.
  • On a représenté sur la figure 1, en coupe longitudinale, le module de la turbine basse pression d'un moteur à double corps selon l'art antérieur. Le reste du moteur n'est pas visible sur cette figure. Ce module est disposé en aval de l'étage haute pression dont le flux de gaz débouche par le distributeur 3 constitué d'aubes fixes, individuelles ou en secteurs, montées entre le carter extérieur 5 et la structure interne fixe 7. Le rotor de turbine basse pression 9 est constitué de cinq disques 9A à 9E pourvus d'aubes sur leur périphérie et boulonnés entre eux. Les cinq étages sont séparés par des distributeurs fixes de flux, 11A à 11D, qui redressent chacun le flux de gaz issu de l'étage amont pour l'étage situé immédiatement en aval.
  • Les disques sont, chacun, bordés latéralement par une partie tronconique 10 pourvue de brides radiales, dite « moustache » par lesquelles ils sont boulonnés au disque voisin. Les aubes 12 sont logées dans des alvéoles axiales à profil en queue d'aronde, et retenues contre tout déplacement axial par un crochet 12' dont leur pied est pourvu. Un jonc 13 annulaire est engagé sous chacun des crochets et forme un verrouillage axial des aubes. Le jonc 13 lui-même est maintenu en place et immobilisé contre tout déplacement radial qui pourrait le dégager des crochets 12' par des anneaux inter étages 14. Ces anneaux 14 pourvus de léchettes forment un joint à labyrinthe avec des plaques en matériau abradable montées le long des bords intérieurs des distributeurs. Ces anneaux assurent également le guidage de l'air de refroidissement depuis l'intérieur du rotor jusque vers les pieds d'aubes. Des passages radiaux sont prévus à cet effet.
  • Le montage de ce module de turbine est complexe en raison du nombre de pièces entrant dans sa structure.
  • Il serait donc souhaitable de réaliser un module dont la structure permettrait un montage plus aisé.
  • Il serait aussi souhaitable de réaliser un module dont le nombre de pièces serait réduit autorisant à la fois un montage plus aisé et une gestion des pièces plus simple.
  • Il serait encore souhaitable de réduire la masse des pièces constituant le rotor.
  • Il serait encore souhaitable de réduire au minimum les modifications de structure du module de turbine selon l'art antérieur présenté ci-dessus afin de ne pas entraîner de développement important.
  • La demanderesse s'est donc fixé comme objectif la réalisation d'un module de turbine, plus particulièrement d'un module de turbine basse pression, dont la structure est simplifiée par rapport à la réalisation de l'art antérieur.
  • La demanderesse est titulaire de la demande de brevet EP 1 264 964 qui porte sur un agencement de rotor de turbomachine comprenant deux disques avec des aubes logés dans des alvéoles axiales. Les deux disques sont soudés de manière à former un corps monobloc. Une entretoise est prévue entre les deux disques pour former un élément d'étanchéité à labyrinthe et guider l'air de refroidissement. Elle comprend notamment une partie annulaire enveloppant à distance la surface du rotor, en forme de virole, entre les deux disques et des languettes aptes à coulisser dans les alvéoles. Cette solution de corps monobloc est de structure simplifiée par rapport à un assemblage de deux disques boulonnés entre eux. En outre on bénéficie d'un gain de masse. Cependant cette structure implique des contraintes sur la disposition des aubes qui ne sont pas nécessairement favorables sur le plan aérodynamique.
  • On connaît le brevet US 5 899 660 qui porte sur un carter permettant la réalisation de modules de turbine dont la structure est simplifiée. Les distributeurs forment une seule pièce avec les anneaux d'étanchéité des rotors de turbine. Les pièces des différents étages sont boulonnées entre elles de manière à constituer ensemble un carter. Une telle solution impliquerait cependant une modification substantielle de la structure de l'art antérieur.
  • On connaît également le brevet US 4 248 569 qui porte sur un montage de stator dont l'anneau d'étanchéité forme une seule pièce avec le distributeur, et permettant un contrôle du jeu entre l'anneau d'étanchéité et le sommet des aubes du rotor de la turbine. On réduit ainsi le nombre de pièces. Toutefois, il ne semble pas que la solution présentée soit aisément applicable à un module de turbine à plusieurs étages.
  • L'invention a donc pour objectif de réaliser un module de turbine dont la structure est simplifiée sans présenter les inconvénients des solutions présentées dans l'art antérieur.
  • Conformément à l'invention, le module de turbine pour un moteur à turbine avec un rotor de turbine constitué de quatre disques au moins supportant des aubes à leur périphérie, deux desdits disques formant un corps monobloc est caractérisé par le fait que ledit corps monobloc comprend deux viroles latérales inter disques, les dites viroles étant boulonnées sur les disques des deux rotors adjacents.
  • Par rapport au module de l'art antérieur présenté ci-dessus, la structure selon l'invention permet d'une part de réduire la masse de l'ensemble rotatif notamment en supprimant une partie des organes de liaison par boulonnage, et en allégeant les disques adjacents par suppression des moustaches, et d'autre part de simplifier la structure du module.
  • Conformément à une autre caractéristique, l'ensemble rotatif du module de turbine comprend des anneaux inter étages incorporant des léchettes pour joint à labyrinthe entre chacun desdits disques adjacents et le corps monobloc.
  • Avantageusement lesdits anneaux forment également un moyen de verrouillage axial pour les aubes et/ou un passage pour l'air de refroidissement avec les dites viroles inter disques. Ainsi, dans la mesure où ces anneaux inter étages sont placés sur les viroles d'extrémité du corps monobloc, leur montage ne demande aucune disposition particulière des aubes montées sur les disques. En outre la circulation de l'air de refroidissement est assurée pour tous les quatre étages d'aubes.
  • Conformément à un mode de réalisation particulier et préféré présentant une structure simplifiée améliorée, le module comporte un ou plusieurs distributeurs annulaires constitués d'une pluralité d'éléments en forme de secteur d'anneau dont une première partie supporte des aubes fixes disposées radialement vers l'axe de la turbine et une seconde partie forme un moyen d'étanchéité avec les sommets des aubes mobiles. De préférence lesdits éléments en forme de secteur d'anneau sont calés à l'intérieur du carter par des moyens d'accrochage.
  • Conformément à une autre caractéristique, lesdits moyens d'accrochage comprennent un crochet axial solidaire du carter ou desdits éléments, coopérant avec une paire de crochets axiaux solidaires respectivement desdits éléments ou du carter. De préférence la paire de crochets est disposée sur la partie amont desdits éléments en forme de secteur d'anneau.
  • Avantageusement, le moyen d'accrochage comprend un crochet axial sur le carter coopérant avec une paire de crochets axiaux solidaires desdits éléments en forme de secteur d'anneau, de telle manière que l'extrémité aval des secteurs d'anneau d'étanchéité du rotor disposés en amont soit maintenue entre les crochets.
  • Grâce à la solution de l'invention, on perfectionne le montage des étages turbine de façon simple et efficace sans entraîner de modifications substantielles de l'environnement de ce module dans le moteur.
  • Un mode de réalisation non limitatif de l'invention va maintenant être décrit en référence aux dessins annexés sur lesquels
    • la figure 1 représente un module de turbine de moteur à turbine à gaz conforme à l'art antérieur,
    • la figure 2 représente le module conforme à l'invention,
    • la figure 3 représente une partie agrandie du stator du module de la figure 2
    • la figure 4 représente une partie agrandie du rotor du module de la figure 2.
  • Le module selon l'invention représenté en coupe selon l'axe du moteur à turbine à gaz, est disposé en aval de la chambre de combustion non visible sur la figure 2. Il reçoit le flux de gaz moteur par le distributeur 105. Il comporte un carter de forme générale tronconique 120 à l'intérieur duquel sont montés les différents étages de distributeurs intercalés entre les étages de rotor de turbines. Comme dans le dispositif de l'art antérieur présenté en relation avec la figure 1, le module comprend ici cinq étages de turbine 109A à 109E entre lesquels sont intercalés quatre anneaux distributeurs 111A à 111D.
  • Le distributeur 111A est de forme globalement annulaire en étant subdivisé en secteurs. Les secteurs comprennent d'une à une dizaine d'aubes fixes, par exemple cinq ou six. Il peut y avoir par exemple 8 secteurs formant l'anneau de distribution. Pour chaque secteur du distributeur 111A, on distingue, voir plus en détail aussi la figure 3, la ou les pales 111A1, disposées radialement en travers de la veine de gaz entre une plateforme intérieure 112A située du côté de l'axe du moteur et une plateforme extérieure 113A à l'opposé. Les distributeurs 111B à 111D sont constitués de préférence de la même façon.
  • L'ensemble rotatif 109, voir aussi figure 4, est constitué ici de cinq disques, 109B3 à 109E3 sur lesquels sont montées les aubes mobiles. Chaque aube comprend un pied en forme de bulbe logé dans une alvéole de forme complémentaire, à profil en queue d'aronde par exemple, usinée axialement dans la jante des disques. Les aubes mobiles et leur montage sur un disque sont connus de l'homme du métier et ne font pas partie de l'invention. Les pieds comprennent un crochet de retenue axiale comme cela est connu également.
  • Conformément à l'invention, deux disques du rotor forment ensemble un seul bloc 109'. Ils forment un corps monobloc, c'est-à-dire qu'ils ne sont pas liés par des moyens mécaniques tels que des boulons et ne sont normalement pas démontables. Ils sont de préférence soudés. Les deux disques 109B3 et 109C3 sont reliés entre eux par une virole 109BC. On voit les zones de soudage entre la virole et les jantes des disques. Cette virole présente deux léchettes 109BC1, orientées transversalement par rapport à l'axe du moteur et formées par usinage sur sa surface tournée vers le distributeur 111B. Le disque 109B3 est solidaire d'une virole latérale inter disque 109BA. Celle-ci comprend une bride radiale 109BA1 par laquelle le rotor est boulonné au disque adjacent 109A3. Un boulon B est représenté. Les orifices pour le passage des boulons sont percés dans le plan du disque à proximité de la jante. Le disque 109C3 comprend également une virole 109CD avec une bride radiale 109CD1 par laquelle il est boulonné (en B) au disque 109D3. Le disque 109E3 comporte une virole 109ED avec une bride radiale par laquelle il est boulonné au disque 109D3. Un cône 109D4 est solidaire du disque 109D3 pour le montage de l'ensemble rotatif sur un palier non représenté.
  • Pour assurer le refroidissement du pied des aubes des étages 109B, 109C et 109D, on ménage des circuits d'air au moyen d'anneaux inter-étages 131 et 132.
  • L'anneau 131 comporte une partie tronconique 131A de diamètre légèrement supérieur à celui de la virole 109BA pour former avec cette dernière un passage d'air. Il comporte de chaque côté un voile, 131B et 131C respectivement, tronconique qui prend appui contre le disque, 109A3 et 109B3 respectivement, au niveau des alvéoles. Il forme ainsi à la fois un moyen de guidage de l'air dans ces dernières et un arrêt axial pour les pieds d'aubes qui y sont logés. L'air est admis depuis l'intérieur du rotor par des passages ménagés entre la bride radiale 109BA1 et le disque 109A3 ; il circule entre les deux viroles 109BA et 131A pour être évacué par les alvéoles des deux disques 109A3 et 109B3 en direction de la veine de gaz.
  • La virole 132 comprend de la même façon une partie tronconique centrale 132A bordée de deux voiles 132B et 132C. L'air de refroidissement est admis par des passages ménagés entre la bride 109CD1 et le disque 109D3 ; il circule entre les viroles 132A et 109CD d'où il est guidé pour passer à travers les alvéoles des disques 109C3 et 109D3 puis dans la veine de gaz.
  • Conformément à une autre caractéristique de l'invention relative au stator, voir aussi la figure 3, la plateforme extérieure 113A fait partie d'un élément 114A en forme de secteur d'anneau, en deux parties disposées axialement l'une après l'autre. Ladite plateforme est la première partie 113A et un secteur d'étanchéité de turbine coopérant avec le sommet des aubes de l'étage de turbine aval est la seconde partie 113'A. Avantageusement la plateforme intérieure 112A, l'élément 114A et les pales sont venues d'une seule pièce de fonderie.
  • La seconde partie 113'A comporte un matériau abradable 115A au regard des léchettes ménagées sur le sommet des aubes de l'étage mobile correspondant.
  • La plateforme extérieure 113A comprend en amont une paire de crochets axiaux 113A1 et 113A2 espacés radialement l'un de l'autre. Elle comprend aussi en aval une surface d'appui radial 113A3. En aval, la seconde partie 113'A comprend une surface d'appui radial 113'A4, et un ergot radial 113'A5 formant arrêt axial. On distingue aussi un doigt orienté axialement 113'A6 qui s'engage entre deux secteurs du distributeur aval 113B et forme un moyen de blocage anti-rotation.
  • Le carter 120 comprend sur sa face interne des crochets répartis le long de l'axe du moteur par lesquels les stators sont fixés.
  • Sur la figure, on distingue un crochet axial 121A comportant une surface d'appui radial extérieur et une surface d'appui radial intérieur. L'espacement entre deux crochets 121a et 121B consécutifs correspond à l'espacement entre le crochet 113A1 et la surface d'appui radial 113'A4 d'un même élément 114. L'ergot 113'A5 vent en appui axial contre le crochet 121B du carter.
  • La paire de crochets 113A1 et 113A2 de stator enserre le crochet 121A de carter et l'extrémité aval du secteur d'étanchéité 105' qui est disposé immédiatement en amont de l'étage de distributeur 111A. Pour le stator 113B, la paire de crochets enserre l'ensemble constitué par le crochet 121 correspondant, l'extrémité aval du secteur d'anneau 113'A et la plaquette 115A de matériau abradable.
  • Le carter comprend aussi des butées formant des surfaces d'appui radial 122 entre deux crochets 121A et 121B consécutifs. Ils servent d'appui radial aux surfaces d'appui 113A3.
  • Les aubes 109B1 de l'étage 109B sont terminées par un talon 109B2 qui est pourvu de léchettes ou lames radiales coopérant avec la plaquette en matériau abradable 115A. Elles forment ainsi un joint à labyrinthes contre les fuites de gaz entre les deux côtés du rotor de turbine.
  • Le montage des différents composants du module est effectué de la façon suivante.
  • Le carter est éventuellement déjà en place sur le moteur avec l'anneau 105'.
  • On place ensuite les pièces dans l'ordre qui suit.
  • Le rotor 109A complet, dont les aubes sont déjà montées sur le disque 109A3, est mis en place et calé au moyen d'un outillage approprié
    Le distributeur 111A est placé secteur par secteur en glissant les crochets 113A1 et 113A2 sur la partie aval de l'ensemble formé par l'anneau 105' et le premier crochet 121A du carter. La surface 113A3 vient en appui contre la première butée 122, et la surface 113'A4 vient en appui contre la surface radiale intérieure du deuxième crochet 121B. Le doigt 113'A5 est en butée contre ce dernier.
  • L'anneau inter-étages 131 est glissé à l'intérieur de l'anneau 111A jusqu'à venir en butée contre le rotor 109A, bloquant ainsi axialement les pieds d'aubes dans leur alvéole ; des crochets ménagés sur le pied des aubes et prenant appui contre la jante assurent une immobilisation contre tout déplacement axial dans une direction. L'anneau assure le verrouillage axial dans la direction opposée.
  • Le corps monobloc 109' avec seulement les aubes de l'étage 109B est mis en place et boulonné directement sur le disque 109A3. On observe que les aubes de l'étage 109B viennent en appui contre le voile 131C de l'anneau inter étage 131. Les crochets sur les pieds d'aubes sont situés du côté amont en appui contre la jante du disque; de cette façon les pieds sont verrouillés contre tout déplacement axial.
  • Le distributeur 111B est mis en place secteur par secteur. On introduit d'abord le pied de chaque secteur entre les deux disques 109B et 109C, puis on bascule celui-ci jusqu'à ce qu'il vienne s'accrocher sur le deuxième crochet 121B du carter en enserrant l'extrémité aval de l'anneau 113'A ensemble avec son matériau abradable. Il se positionne sur le carter de la même façon que le distributeur précédent. Le doigt radial en aval vient en butée axiale contre le troisième crochet 121C.
  • On introduit les aubes de l'étage 109C dans leur logement sur le disque 109C3. Le crochet formant arrêt axial est situé du côté aval du disque 109C3, empêchant tout déplacement axial vers l'amont.
  • Le distributeur 111C est mis en place de façon à ce qu'il se positionne dans le carter comme les distributeurs précédents.
  • L'anneau inter-étages 132 est glissé dans le passage central ménagé par le distributeur 111C. Il vient en appui contre le disque 109C3, verrouillant les aubes.
  • Le rotor complet 109D est boulonné sur la bride 109CD1 du monobloc 109'.
  • Le distributeur 111D est monté
  • Le rotor 109 E complet est boulonné sur le disque 109D3.
  • La description du montage ci-dessus fait apparaître l'avantage de la structure de module revendiquée par rapport à celle de l'art antérieur qui demande beaucoup plus d'opérations en raison du plus grand nombre de pièces à manipuler notamment.
  • La description a porté sur un module comprenant cinq étages. L'invention couvre des modules comprenant de quatre à six étages de préférence.

Claims (8)

  1. Module de turbine pour un moteur à turbine à gaz avec un rotor (109) de turbine constitué de quatre disques au moins supportant des aubes à leur périphérie, deux desdits disques formant un corps monobloc, caractérisé par le fait que ledit corps monobloc (109') comprend deux viroles latérales inter disques (109BA, 109CD), les dites viroles étant boulonnées sur les disques (109A3, 109D3) des deux rotors adjacents au corps monobloc.
  2. Module selon la revendication 1 comprenant un anneau inter étages (131, 132) entre chacun desdits disques adjacents (109A3, 109D3) et le corps monobloc (109'),
  3. Module selon la revendication 2 dont lesdits anneaux (131, 132) forment également un arrêt axial pour les aubes mobiles.
  4. Module selon l'une des revendications précédentes dont lesdits anneaux (109A3, 109D3) forment un passage pour l'air de refroidissement avec les dites viroles inter disques (109BA, 109CD).
  5. Module de turbine selon l'une des revendications précédentes, comprenant au moins des distributeurs annulaires entre les étages de turbine, lesdits distributeurs comportent une pluralité d'éléments (114A resp. 114D) en forme de secteur d'anneau dont une première partie (113A resp. 113D) supporte des aubes fixes disposées radialement vers l'axe de la turbine et une seconde partie (113'A resp. 113'D) forme un moyen d'étanchéité avec les sommets des aubes du rotor de turbine, les dits éléments (114A resp. 114D) en forme de secteur d'anneau sont calés à l'intérieur du carter (120) par des moyens d'accrochage.
  6. Module selon la revendication précédente selon lequel lesdits moyens d'accrochage comprennent un crochet axial (121A resp. 121D) solidaire du carter (120) ou dudit élément (114A resp. 114D), coopérant avec une paire de crochets axiaux (113A1- 113A2 resp. 113D1-113D2) solidaires respectivement dudit élément (114A resp. 114D) ou du carter (120).
  7. Module selon l'une des revendications 5 et 6 comprenant des moyens d'accrochage (113A1-113A2 resp. 113D1-113D2) sur la partie amont dudit élément (114A resp. 114D) en forme de secteur d'anneau.
  8. Module selon la revendication 7 dont le moyen d'accrochage comprend un crochet (121A resp. 121D) axial sur le carter coopérant avec une paire de crochets axiaux (113A1-113A2 resp. 113D1-113D2) solidaires dudit élément (114A resp. 114D) en forme de secteur d'anneau, de telle manière que l'extrémité aval d'un secteur d'anneau (105' 113A' resp. 113'C) d'étanchéité du rotor disposé en amont soit maintenu entre les crochets.
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