EP3433469A1 - Plateforme, disque et ensemble de soufflante - Google Patents

Plateforme, disque et ensemble de soufflante

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EP3433469A1
EP3433469A1 EP17716956.2A EP17716956A EP3433469A1 EP 3433469 A1 EP3433469 A1 EP 3433469A1 EP 17716956 A EP17716956 A EP 17716956A EP 3433469 A1 EP3433469 A1 EP 3433469A1
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EP
European Patent Office
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platform
disk
upstream
disc
axial
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EP17716956.2A
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German (de)
English (en)
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EP3433469B1 (fr
Inventor
Thomas Alain DE GAILLARD
Alexandre Bernard Marie BOISSON
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Safran Aircraft Engines SAS
Original Assignee
Safran Aircraft Engines SAS
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Publication date
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Publication of EP3433469A1 publication Critical patent/EP3433469A1/fr
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Publication of EP3433469B1 publication Critical patent/EP3433469B1/fr
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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
    • F01D5/30—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers
    • F01D5/3007—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of axial insertion type
    • F01D5/3015—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of axial insertion type with side plates
    • 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
    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/005—Sealing means between non relatively rotating elements
    • F01D11/006—Sealing the gap between rotor blades or blades and rotor
    • F01D11/008—Sealing the gap between rotor blades or blades and rotor by spacer elements between the blades, e.g. independent interblade platforms
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/30—Application in turbines
    • F05D2220/32—Application in turbines in gas turbines
    • F05D2220/323—Application in turbines in gas turbines for aircraft propulsion, e.g. jet engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
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    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/30—Application in turbines
    • F05D2220/36—Application in turbines specially adapted for the fan of turbofan engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F05D2230/00—Manufacture
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    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00—Components
    • F05D2240/80—Platforms for stationary or moving blades

Definitions

  • the present invention relates to the general field of aeronautical turbomachines, and more specifically to the field of blade and disk platforms of the blower of an aerospace turbine engine, an assembly comprising the platforms and the disk, and a fan comprising this assembly.
  • the blade platforms of the blower must perform several functions. From an aerodynamic point of view, these platforms have the primary function of defining the flow vein of the air. In addition, they must also be able to withstand significant effort by deforming as little as possible and remaining attached to the disc that carries them.
  • the platforms have a first part making it possible to define the air flow vein and to ensure the retention of the platform when the engine is rotating, and a second part to limit the deformations of the first part under the effects of centrifugal forces and maintain the platform in position when the engine is stopped.
  • the platform can take the form of a box with a two-dimensional vein wall retained downstream by a drum and upstream by a ferrule, the upstream retention by the ferrule being carried out above the tooth of the fan disk (a flange of the ferrule blocking the axle axially and radially upstream).
  • Such upstream retention performed above the disk tooth with a ferrule has the disadvantage of imposing a high hub ratio, the hub ratio being the ratio of the radius taken between the axis of rotation and the point of the edge. attacking the dawn flush on the surface of the platform, on the radius between the axis of rotation and the point of the outermost leading edge. Moreover, this upstream retention is likely to generate over-stresses on the tooth and in the cell of the disc, at the level of the connection between the ferrule and the disc.
  • One embodiment relates to a platform adapted to be interposed between two adjacent blades of a fan, and comprising:
  • axial is understood in the direction of the greater length of the platform, and “radial”, one understands the direction perpendicular to the axial direction and the main surface of the bottom wall.
  • upstream it comprises upstream relative to the direction of flow of air, when the platform is supported on a fan disk.
  • the platform can take the form of a box formed by the assembly of the vein wall and the bottom wall.
  • the vein wall defines the flow vein of the air entering the blower.
  • the bottom wall makes it possible to maintain the vein wall in position and also to limit its deformations under the effect of centrifugal forces.
  • the bottom wall also has a main surface that can bear on a fan disk.
  • the axial and radial retention surfaces arranged on two axial ends of the platform, allow to retain and maintain in position the platform relative to the disk on which it is supported, when the disk is moving.
  • the radial retention surface disposed on the upstream axial end of the platform is offset radially with respect to a main surface of the bottom wall.
  • radially offset is understood shifted in the direction of support of the bottom wall on the disk.
  • the radial retention surface and the main surface of the bottom wall may be substantially parallel to one another.
  • This offset of the radial retention surface makes it possible to modify the shape of the upstream axial end of the vein wall, and therefore of the platform, with respect to known platforms.
  • the platform may take the form of a plunger, that is to say whose upstream axial end is offset radially relative to the main surface of the bottom wall. This modification of the shape of the platform thus makes it possible to modify the air flow duct when the platform is placed in a blower, is therefore to reduce the hub ratio in order to improve the performance of the blower, and therefore of the turbine engine in which the fan is mounted.
  • the bottom wall has a surface inclined with respect to the main surface of the bottom wall, continuously connecting the main surface of the bottom wall and the radial retention surface disposed on the axial end. upstream of the platform.
  • the radial retention surface disposed on the upstream axial end of the platform being radially offset relative to the main surface of the bottom wall, the inclined surface corresponds to the area of the bottom wall to compensate for the offset between the surface. radial retention and the main surface of the bottom wall. It is therefore understood that the inclined surface bears on the disk.
  • the radial retention surface disposed on the upstream axial end of the platform, the inclined surface and the main surface of the bottom wall can be in one piece constituting the bottom wall.
  • the inclined surface makes it possible to modify the shape of the platform and to optimize it in order to reduce the hub ratio, thereby improving the performance of the fan and the turbomachine.
  • the inclined surface is a straight wall portion.
  • the straight wall portion linearly connects the radial retention surface with the main surface of the bottom wall, thereby changing the shape of the upstream axial end of the platform to decrease the hub ratio.
  • This rectilinear wall portion has the advantage of having a simple shape and easy to achieve, for example by machining.
  • the inclined surface is a curvilinear wall portion.
  • the curvilinear wall portion progressively connects the radial retention surface with the main surface of the bottom wall, thereby changing the shape of the upstream axial end of the platform to decrease the hub ratio.
  • This portion of curvilinear wall has the advantage of softening the change of slope from the main surface of the bottom wall, avoiding the presence of a break at the junction between the inclined surface and the main surface, unlike the rectilinear wall portion, and thus reduce the stresses at this junction.
  • the inclined surface and the vein wall are substantially parallel.
  • the upstream axial end of the platform has a plunging shape, the inclined surface and the vein portion being inclined radially in the same way in the support direction of the platform on the disc.
  • This shape of the upstream axial end of the platform makes it possible to reduce the hub ratio.
  • the present disclosure also relates to a disc adapted to support platforms and vanes of a blower, and comprising:
  • a plurality of axial projections disposed radially around the axis of the disk on the upstream face of the disk, and capable of being fixed to a fan platform retention flange, characterized in that the projections are shifted radially inwardly of the disc relative to the teeth of the disc.
  • upstream face one understands upstream with respect to the direction of flow of the air, when the disc is arranged in a blower.
  • axial projections is understood axial in the direction of flow of the air, when the disc is disposed in a blower.
  • radially offset is understood shifted inwardly of the disk, that is to say towards the axis of rotation of the disk.
  • the disk can have as many axial projections as teeth.
  • the axial projections may each have an orifice allowing the axial projections to be attached to a fan platform retention flange, for example using a screw or bolt.
  • the axial projections being offset radially inwardly of the disk relative to the teeth of the disk, when the projections are fixed on a platform retaining flange, the fixing area on the projections is thus offset radially relative to the teeth of the plate. disk.
  • This has the advantage of limiting the stresses at the tooth of the disk, when an external element, for example a platform retention flange, is fixed on the disk.
  • this fixing zone being radially offset relative to the teeth of the disc, this has the advantage of freeing space at the upstream axial end of the disc tooth, allowing for example to machine the tooth of the disc.
  • the axial projections are studs machined on the upstream face of the disk.
  • the fixing holes may be used to fix an element external to the disk, for example a retention flange or a ferrule, by means of a screw or a bolt, for example.
  • the axial projections may also include an insertion port machined radially on an outer face of the projections. The insertion holes can be used to insert fasteners, through which an outer member can be attached to the disc.
  • an upstream axial end of the disc teeth has a beveled surface.
  • the bevelled surface may be in the form of an inclined surface, with respect to a major surface of the disc tooth, towards the interior of the disc.
  • the bevelled surface can be made by machining the upstream axial end of the disc tooth, for example. This machining is possible thanks to the space released by the radial offset of the axial projections on the upstream face of the disc.
  • the presence of this beveled surface has the advantage of being able to adapt the shape of the disc tooth to the shape of a platform coming to bear on the tooth, and thus to reduce the hub ratio to improve the performance of the blower.
  • the present disclosure also relates to an assembly comprising a disk and at least one platform, and further comprising at least one upstream retention flange to ensure the axial and radial retention of the upstream axial end of the platform, in which the retention flange upstream is fixed on a projection of the upstream face of the disk.
  • the interface between the flange and the disc is radially offset towards the inside of the disc, relative to the tooth of the disc, compared to known systems in which this interface is located at the tooth of the disc.
  • This offset makes it possible to limit the stresses at the upstream axial end of the teeth and the grooves of the disc.
  • the offset of this interface makes it possible to free up space at the upstream axial end of the tooth of the disc, offering more possibility of machining the tooth and thus of modifying the shape of the platform and thus, the reduction of the hub ratio.
  • the inclined surface of the bottom wall is in contact with the beveled surface of the tooth of the disk and the inclined surface and the beveled surface are parallel.
  • the disc tooth can be more freely machined.
  • the upstream axial end of the tooth may have a beveling to adapt to the shape of the platform, the beveled surface being parallel to the inclined surface of the platform.
  • the upstream retention flange is a ferrule.
  • the present disclosure also relates to a turbomachine blower comprising an assembly according to any one of the embodiments described herein, and a plurality of vanes mounted in the grooves of the disc.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view of a turbomachine according to the invention
  • FIG. 2 is a schematic view along direction II of the fan of FIG. 1,
  • FIGS. 3A and 3B are views in longitudinal section of a platform according to the invention.
  • FIG. 4 is a perspective view of a disk according to the invention.
  • Figure 5 is a longitudinal sectional view of an assembly comprising a retention flange, a platform and a disc according to the invention.
  • Figure 1 shows a schematic longitudinal sectional view of a turbofan engine 1 centered on the axis A according to the invention. It comprises, from upstream to downstream: a fan 2, a low compressor pressure 3, a high pressure compressor 4, a combustion chamber 5, a high pressure turbine 6, and a low pressure turbine 7.
  • FIG. 2 shows a schematic view of the fan 2 of FIG. 1 along the direction II.
  • the fan 2 comprises a fan disk 40 in which a plurality of grooves 42 are formed at its outer periphery. These grooves 42 are rectilinear and extend axially from upstream to downstream all along the disc 40. They are also regularly distributed around the axis A of the disc 40. In this way, each groove 42 defines with its neighbor a tooth 44 which also extends axially from upstream to downstream along the disc 40. Equivalently, a groove 42 is delimited between two adjacent teeth 44.
  • the fan 2 further comprises a plurality of blades 20 of curvilinear profile (only four blades 20 have been shown in Figure 2).
  • Each blade 20 has a foot 20a which is mounted in a respective groove 42 of the fan disk 40.
  • the root 20a of a blade 20 may have a fir or dovetail shape adapted to the geometry of the blades. grooves 42.
  • the fan 2 comprises a plurality of reported platforms 30, each platform 30 being mounted in the gap between two adjacent fan blades 20, in the vicinity of the feet 20a thereof, in order to delimit, on the inside, a vein annular air inlet into the blower 2, the vein being delimited on the outer side by a fan casing.
  • Figures 1 and 2 also show an inner radius RI and an outer radius RE.
  • the internal radius R1 corresponds to the radius between the axis of rotation A and the point of the leading edge of a blade 20 flush with the surface of a platform 30.
  • the outer radius RE corresponds to the radius taken between the rotation axis A and the point of the leading edge of an outermost blade 20.
  • These two radii RI, RE are those used in the calculation of the hub ratio RI / RE that the assembly according to the invention proposes to decrease (in particular reducing the internal radius RI). In other words, the reduction of the hub ratio, in particular by acting on the internal radius RI, amounts to bringing the aerodynamic stream of air intake closer to the fan disk.
  • FIGS. 3A and 3B show views in longitudinal section of the platform 30.
  • the platform 30, object of the present invention comprises a vein wall 34, a bottom wall 36, and radial and axial retention surfaces 38 and 39 disposed at the two axial ends of the platform 30.
  • the assembly formed by the vein wall 34 and the wall of 36 forms a box 32, forming the platform 30.
  • the bottom wall consists of a main surface 36a and a inclined surface 36b.
  • the inclined surface 36b continuously connects the main surface 36a and the retention surface 38, so that the retention surface 38, located at the upstream axial end of the platform, is radially offset from the main surface 36a.
  • the inclined surface 36b is a rectilinear wall portion.
  • the inclined surface 36b is a curvilinear wall portion.
  • Figure 4 shows a perspective view of a fan disk having an outer surface 40a and an upstream face 40b.
  • the outer surface 40a has a succession of grooves 42 in which can be housed a foot 20a blade 20 blower, and teeth 44 interposed between the grooves 42, capable of supporting the platforms 30 of blower.
  • Each tooth 44 may have a main tooth surface 44a, and a bevelled surface 44b.
  • the beveled surface 44b is made, for example by machining the upstream axial end of the tooth 44, so that the shape of the bevelled surface 44b is identical to the shape of the inclined surface 36b of the platform 30.
  • the disk 40 comprises, on its upstream face 40b, a plurality of axial projections 46, which may have a cubic shape and be arranged circumferentially, at regular intervals, about the axis A.
  • the number of axial projections 46 may be equal to the number of teeth 44, each projection 46 being aligned radially with the corresponding tooth 44.
  • each axial projection 46 is offset radially inwardly of the disk, that is to say towards the axis A, relative to the corresponding tooth 44.
  • a distance between the axis A and a face outer 46a of a projection 46 may be smaller than the distance between the axis A and a groove 42.
  • Each axial projection 46 may comprise a fixing orifice 460b on its upstream face 46b, for inserting a fixing means 49, for example a screw or a bolt.
  • Each axial projection 46 may also include an insertion hole 460a on its outer face 46a, for inserting a fastener 47, for example an insert, having a threaded hole.
  • the fixing of an upstream retention flange 50 can thus be carried out at an axial projection 46, for example by inserting the fixing means 49 through a flange orifice 52 and the orifice 460b fixing the projection, the fixing element 49 then being fixed, for example screwed, to the fastening element 47 inserted by the insertion hole 460a of the projection.
  • the retention flange 50 being fixed to the disc 40, an upper surface 54 of the flange 50 then makes it possible to ensure the radial retention of the platform 30.
  • FIG. 5 illustrates, for example, a platform 30 whose box 32 has a plunging shape towards the inside of the disc 40, thanks to the beveled surface 44b of the disc 40 and to the inclined surface 36b of the platform 30.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

Plateforme (30) apte à être intercalée entre deux aubes (20) adjacentes d'une soufflante (2), et comportant une paroi de veine (34), une paroi de fond (36) et des surfaces de rétention axiale et radiale. La paroi de veine (34) définit une veine d'écoulement d'air de soufflante (2), la paroi de fond (36) présente une surface principale (36a) pour prendre appui sur un disque (40) de soufflante, et les surfaces de rétention axiale et radiale sont disposées sur deux extrémités axiales de la plateforme (30). La surface de rétention radiale (38), disposée sur l'extrémité axiale amont de la plateforme (30), est décalée radialement, dans la direction d'appui de la paroi de fond (36) sur le disque (40), par rapport à la surface principale (36a) de la paroi de fond (36).

Description

PLATEFORME, DISQUE ET ENSEMBLE DE SOUFFLANTE
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne le domaine général des turbomachines aéronautiques, et plus précisément le domaine des plateformes d'aubes et de disque de la soufflante d'une turbomachine aéronautique, un ensemble comprenant les plateformes et le disque, et une soufflante comprenant cet ensemble.
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE
Dans une turbomachine, les plateformes d'aubes de la soufflante doivent assurer plusieurs fonctions. D'un point de vue aérodynamique, ces plateformes ont pour fonction première de définir la veine d'écoulement de l'air. En outre, elles doivent aussi être capables de résister à des efforts importants en se déformant le moins possible et en restant solidaires du disque qui les porte.
Afin de satisfaire ces différentes exigences, certaines configurations ont été proposées dans lesquelles les plateformes possèdent une première partie permettant de définir la veine d'écoulement de l'air et d'assurer la rétention de la plateforme lorsque le moteur est en rotation, et une deuxième partie permettant de limiter les déformations de la première partie sous les effets des efforts centrifuges et de maintenir la plateforme en position lorsque le moteur est à l'arrêt.
Dans les solutions existantes, la plateforme peut prendre la forme d'un caisson avec une paroi de veine bidimensionnelle retenue à l'aval par un tambour et à l'amont par une virole, la rétention amont par la virole étant réalisée au-dessus de la dent du disque de soufflante (une bride de la virole venant bloquer axialement et radialement la plateforme à l'amont).
Une telle rétention amont effectuée au-dessus de la dent du disque avec une virole présente l'inconvénient d'imposer un rapport de moyeu élevé, le rapport de moyeu étant le rapport du rayon pris entre l'axe de rotation et le point du bord d'attaque de l'aube affleurant en surface de la plateforme, sur le rayon pris entre l'axe de rotation et le point du bord d'attaque le plus externe. Par ailleurs, cette rétention amont est susceptible d'engendrer des sur-contraintes sur la dent et dans l'alvéole du disque, au niveau de la liaison entre la virole et le disque.
Afin d'optimiser les performances de la soufflante, et plus généralement de la turbomachine, il est souhaitable de disposer d'un assemblage d'une plateforme rapportée d'aube de soufflante sur un disque de soufflante qui présente un rapport de moyeu le plus faible possible, tout en limitant les contraintes au niveau de la dent et de l'alvéole du disque.
PRESENTATION DE L'INVENTION
Un mode de réalisation concerne une plateforme apte à être intercalée entre deux aubes adjacentes d'une soufflante, et comportant :
- Une paroi de veine pour définir une veine d'écoulement d'air de soufflante,
- Une paroi de fond avec une surface principale pour prendre appui sur un disque de soufflante ; et
- Des surfaces de rétention axiale et radiale disposées sur deux extrémités axiales de la plateforme, caractérisée en ce que la surface de rétention radiale disposée sur l'extrémité axiale amont de la plateforme est décalée radialement, dans la direction d'appui de la paroi de fond sur le disque, par rapport à une surface principale de la paroi de fond.
Par « axiale », on comprend suivant la direction de la plus grande longueur de la plateforme, et par « radiale », on comprend la direction perpendiculaire à la direction axiale et à la surface principale de la paroi de fond.
Par « amont », on comprend amont par rapport au sens d'écoulement de l'air, lorsque la plateforme prend appui sur un disque de soufflante.
La plateforme peut prendre la forme d'un caisson formé par l'assemblage de la paroi de veine et de la paroi de fond. La paroi de veine permet de délimiter la veine d'écoulement de l'air entrant dans la soufflante. La paroi de fond permet de maintenir en position la paroi de veine, et également de limiter ses déformations sous l'effet des forces centrifuges. La paroi de fond comporte également une surface principale pouvant prendre appui sur un disque de soufflante.
Les surfaces de rétention axiale et radiale, disposées sur deux extrémités axiales de la plateforme, permettent de retenir et de maintenir en position la plateforme par rapport au disque sur lequel elle prend appui, lorsque le disque est en mouvement.
La surface de rétention radiale disposée sur l'extrémité axiale amont de la plateforme est décalée radialement par rapport à une surface principale de la paroi de fond. Par « décalée radialement », on comprend décalée dans la direction d'appui de la paroi de fond sur le disque. La surface de rétention radiale et la surface principale de la paroi de fond peuvent être sensiblement parallèles l'une par rapport à l'autre. Ce décalage de la surface de rétention radiale permet de modifier la forme de l'extrémité axiale amont de la paroi de veine, et donc de la plateforme, par rapport aux plateformes connues. Par exemple, la plateforme peut prendre la forme d'un caisson plongeant, c'est-à-dire dont l'extrémité axiale amont est décalée radialement par rapport à la surface principale de la paroi de fond. Cette modification de la forme de la plateforme permet ainsi de modifier la veine d'écoulement d'air lorsque la plateforme est disposée dans une soufflante, est donc de diminuer le rapport de moyeu afin d'améliorer les performances de la soufflante, et donc de la turbomachine dans laquelle est montée la soufflante.
Dans certains modes de réalisation, la paroi de fond comporte une surface inclinée par rapport à la surface principale de la paroi de fond, reliant de manière continue la surface principale de la paroi de fond et la surface de rétention radiale disposée sur l'extrémité axiale amont de la plateforme.
La surface de rétention radiale disposée sur l'extrémité axiale amont de la plateforme étant décalée radialement par rapport à la surface principale de la paroi de fond, la surface inclinée correspond à la zone de la paroi de fond permettant de compenser le décalage entre la surface de rétention radiale et la surface principale de la paroi de fond. On comprend par conséquent que la surface inclinée prend appui sur le disque. La surface de rétention radiale disposée sur l'extrémité axiale amont de la plateforme, la surface inclinée et la surface principale de la paroi de fond, peuvent être d'un seul tenant constituant la paroi de fond.
La présence de cette surface inclinée permet de modifier la forme de la plateforme et de l'optimiser afin de diminuer le rapport de moyeu, en améliorant ainsi les performances de la soufflante et de la turbomachine. Dans certains modes de réalisation, la surface inclinée est une portion de paroi rectiligne.
Par conséquent, la portion de paroi rectiligne relie de manière linéaire la surface de rétention radiale avec la surface principale de la paroi de fond, modifiant ainsi la forme de l'extrémité axiale amont de la plateforme afin de diminuer le rapport de moyeu. Cette portion de paroi rectiligne présente l'avantage d'avoir une forme simple et facile à réaliser, par usinage par exemple.
Dans certains modes de réalisation, la surface inclinée est une portion de paroi curviligne.
Par conséquent, la portion de paroi curviligne relie de manière progressive la surface de rétention radiale avec la surface principale de la paroi de fond, modifiant ainsi la forme de l'extrémité axiale amont de la plateforme afin de diminuer le rapport de moyeu. Cette portion de paroi curviligne présente l'avantage d'adoucir le changement de pente depuis la surface principale de la paroi de fond, en évitant la présence d'une cassure au niveau de la jonction entre la surface inclinée et la surface principale, contrairement à la portion de paroi rectiligne, et ainsi de réduire les contraintes au niveau de cette jonction.
Dans certains modes de réalisation, la surface inclinée et la paroi de veine sont sensiblement parallèles.
Par conséquent, l'extrémité axiale amont de la plateforme présente une forme plongeante, la surface inclinée et la partie de veine étant inclinées radialement de la même façon dans la direction d'appui de la plateforme sur le disque. Cette forme de l'extrémité axiale amont de la plateforme permet de diminuer le rapport de moyeu.
Le présent exposé concerne également un disque apte à supporter des plateformes et des aubes d'une soufflante, et comportant :
- une surface externe présentant une succession de rainures pour recevoir les aubes de soufflante et de dents intercalées entre les rainures pour supporter les plateformes de soufflante,
- une face amont du disque, et
- une pluralité de saillies axiales disposées radialement autour de l'axe du disque sur la face amont du disque, et aptes à être fixées à une bride de rétention de plateforme de soufflante, caractérisé en ce que les saillies sont décalées radialement vers l'intérieur du disque par rapport aux dents du disque.
Par « face amont », on comprend amont par rapport au sens d'écoulement de l'air, lorsque le disque est disposé dans une soufflante.
Par « saillies axiales », on comprend axiales suivant le sens d'écoulement de l'air, lorsque le disque est disposé dans une soufflante.
Par « décalées radialement », on comprend décalées vers l'intérieur du disque, c'est-à-dire vers l'axe de rotation du disque.
Le disque peut comporter autant de saillies axiales que de dents. Les saillies axiales peuvent comporter chacune un orifice permettant aux saillies axiales d'être fixées à une bride de rétention de plateforme de soufflante, à l'aide d'une vis ou d'un boulon, par exemple.
Les saillies axiales étant décalées radialement vers l'intérieur du disque par rapport aux dents du disque, lorsque les saillies sont fixées sur une bride de rétention de plateforme, la zone de fixation se trouvant sur les saillies est ainsi décalée radialement par rapport aux dents du disque. Cela présente l'avantage de limiter les contraintes au niveau de la dent du disque, lorsqu'un élément externe, par exemple une bride de rétention de plateforme, est fixé sur le disque.
Par ailleurs, cette zone de fixation étant décalée radialement par rapport aux dents du disque, cela présente l'avantage de libérer de l'espace au niveau de l'extrémité axiale amont de la dent du disque, permettant par exemple d'usiner la dent du disque.
Dans certains modes de réalisation, les saillies axiales sont des plots usinés sur la face amont du disque.
Elles peuvent avoir une forme cubique, et comporter chacune un orifice de fixation usiné axialement sur une face amont des saillies. Les orifices de fixation peuvent permettre de fixer un élément extérieur au disque, par exemple une bride de rétention ou une virole, à l'aide d'une vis ou d'un boulon, par exemple. Les saillies axiales peuvent également comporter un orifice d'insertion usiné radialement sur une face externe des saillies. Les orifices d'insertion peuvent permettre d'insérer des éléments de fixation, par lesquelles un élément extérieur peut être fixé au disque.
Dans certains modes de réalisation, une extrémité axiale amont des dents du disque présente une surface biseautée. La surface biseautée peut se présenter sous la forme d'une surface inclinée, par rapport à une surface principale de la dent du disque, vers l'intérieur du disque. La surface biseautée peut être réalisée par usinage de l'extrémité axiale amont de la dent du disque, par exemple. Cet usinage est possible grâce à l'espace libéré par le décalage radial des saillies axiales sur la face amont du disque. La présence de cette surface biseautée présente l'avantage de pouvoir adapter la forme de la dent du disque à la forme d'une plateforme venant prendre appui sur la dent, et ainsi de diminuer le rapport de moyeu pour améliorer les performances de la soufflante.
Le présent exposé concerne également un ensemble comprenant un disque et au moins une plateforme, et comprenant en outre au moins une bride de rétention amont pour assurer la rétention axiale et radiale de l'extrémité axiale amont de la plateforme, dans lequel la bride de rétention amont est fixée sur une saillie de la face amont du disque.
Lorsque la bride de rétention est fixée sur le disque, l'interface entre la bride et le disque, correspondant à la zone de fixation de la bride sur une saillie axiale du disque, est décalée radialement vers l'intérieur du disque, par rapport à la dent du disque, par rapport aux systèmes connus dans lesquels cette interface se situe au niveau de la dent du disque. Ce décalage permet de limiter les contraintes au niveau de l'extrémité axiale amont des dents et des rainures du disque. De plus, le décalage de cette interface permet de libérer de l'espace au niveau de l'extrémité axiale amont de la dent du disque, offrant plus de possibilité d'usinage de la dent et donc de modification de la forme de la plateforme et ainsi, de diminution du rapport de moyeu.
Dans certains modes de réalisation, lorsque la plateforme prend appui sur une dent du disque, la surface inclinée de la paroi de fond est en contact avec la surface biseautée de la dent du disque et, la surface inclinée et la surface biseautée sont parallèles.
L'interface entre la bride de rétention et le disque étant décalée vers l'intérieur du disque, la dent du disque peut être plus librement usinée. Ainsi, l'extrémité axiale amont de la dent peut présenter un biseautage permettant de s'adapter à la forme de la plateforme, la surface biseautée étant parallèle à la surface inclinée de la plateforme. Cela présente l'avantage de créer un ensemble compact, dans lequel la plateforme est retenue contre la dent du disque par la bride de rétention fixée au niveau d'une saillie du disque.
Dans certains modes de réalisation, la bride de rétention amont est une virole.
Le présent exposé concerne également une soufflante de turbomachine comprenant un ensemble selon l'un quelconque des modes de réalisation décrits dans le présent exposé, et une pluralité d'aubes montées dans les rainures du disque.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
L'invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description détaillée faite ci-après de différents modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs. Cette description fait référence aux pages de figures annexées, sur lesquelles :
la figure 1 est une vue schématique en coupe d'une turbomachine selon l'invention,
la figure 2 est une vue schématique selon la direction II de la soufflante de la figure 1,
les figures 3A et 3B sont des vues en coupe longitudinale d'une plateforme selon l'invention,
- La figure 4 est une vue en perspective d'un disque selon l'invention,
La figure 5 est une vue en coupe longitudinale d'un ensemble comprenant une bride de rétention, une plateforme et un disque selon l'invention.
DESCRIPTION DETAILLEE D'EXEMPLES DE REALISATION
Dans le présent exposé, le terme « longitudinal » et ses dérivés sont définis par rapport à la direction principale de la plateforme considérée ; les termes « radial », « intérieur », « extérieur » et leurs dérivés sont quant à eux définis par rapport à l'axe principal de la turbomachine ; enfin, les termes « amont » et « aval » sont définis par rapport au sens d'écoulement du fluide traversant la turbomachine. Aussi, sauf indication contraire, les mêmes signes de référence sur différentes figures désignent les mêmes caractéristiques.
La figure 1 montre une vue schématique en coupe longitudinale d'un turboréacteur à double flux 1 centré sur l'axe A selon l'invention. Il comporte, d'amont en aval : une soufflante 2, un compresseur basse pression 3, un compresseur haute pression 4, une chambre de combustion 5, une turbine haute pression 6, et une turbine basse pression 7.
La figure 2 montre une vue schématique de la soufflante 2 de la figure 1 selon la direction IL La soufflante 2, comprend un disque de soufflante 40 dans lequel une pluralité de rainures 42 sont pratiquées au niveau de sa périphérie extérieure. Ces rainures 42 sont rectllignes et s'étendent axialement d'amont en aval tout le long du disque 40. Elles sont en outre régulièrement réparties tout autour de l'axe A du disque 40. De cette manière, chaque rainure 42 définit avec sa voisine une dent 44 qui s'étend également axialement d'amont en aval tout le long du disque 40. De façon équivalente, une rainure 42 est délimitée entre deux dents 44 voisines.
La soufflante 2 comprend en outre une pluralité d'aubes 20 de profil curviligne (seules quatre aubes 20 ont été représentées sur la figure 2). Chaque aube 20 possède un pied 20a qui est monté dans une rainure 42 respective du disque de soufflante 40. A cette fin, le pied 20a d'une aube 20 peut posséder une forme en sapin ou en queue d'aronde adaptée à la géométrie des rainures 42.
Enfin, la soufflante 2 comprend une pluralité de plateformes 30 rapportées, chaque plateforme 30 étant montée dans l'intervalle entre deux aubes de soufflante 20 voisines, au voisinage des pieds 20a de celles-ci, afin de délimiter, du côté intérieur, une veine annulaire d'entrée d'air dans la soufflante 2, la veine étant délimitée du côté extérieur par un carter de soufflante.
Les figures 1 et 2 montrent également un rayon interne RI et un rayon externe RE. Le rayon interne RI correspond au rayon pris entre l'axe de rotation A et le point du bord d'attaque d'une aube 20 affleurant en surface d'une plateforme 30. Le rayon externe RE correspond quant à lui au rayon pris entre l'axe de rotation A et le point du bord d'attaque d'une aube 20 le plus externe. Ces deux rayons RI, RE sont ceux utilisés dans le calcul du rapport de moyeu RI/RE que l'assemblage selon l'invention se propose de diminuer (en réduisant notamment le rayon interne RI). En d'autres termes, la diminution du rapport de moyeu, en agissant notamment sur le rayon interne RI, revient à rapprocher la veine aérodynamique d'entrée d'air au plus près du disque de soufflante. Les figures 3A et 3B montrent des vues en coupe longitudinale de la plateforme 30. La plateforme 30, objet de la présente invention, comprend une paroi de veine 34, une paroi de fond 36, et des surfaces de rétention radiale et axiale 38 et 39 disposées aux deux extrémités axiales de la plateforme 30. L'ensemble formé par la paroi de veine 34 et la paroi de 36, forme un caisson 32, constituant la plateforme 30. La paroi de fond est constituée d'une surface principale 36a et une surface inclinée 36b. La surface inclinée 36b relie de manière continue la surface principale 36a et la surface de rétention 38, de sorte que la surface de rétention 38, située à l'extrémité axiale amont de la plateforme, est décalée radialement par rapport à la surface principale 36a. Dans l'exemple de la figure 3A, la surface inclinée 36b est une portion de paroi rectiligne. Dans l'exemple de la figure 3B, la surface inclinée 36b est une portion de paroi curviligne.
La figure 4 montre une vue en perspective d'un disque de soufflante comportant une surface externe 40a et une face amont 40b. La surface externe 40a présente une succession de rainures 42 dans lesquelles peuvent se loger un pied 20a d'aube 20 de soufflante, et de dents 44 intercalées entre les rainures 42, pouvant supporter les plateformes 30 de soufflante. Chaque dent 44 peut comporter une surface principale de dent 44a, et une surface biseautée 44b. La surface biseautée 44b est réalisée, par exemple par usinage de l'extrémité axiale amont de la dent 44, de telle sorte que la forme de la surface biseautée 44b soit identique à la forme de la surface inclinée 36b de la plateforme 30. Par conséquent, lorsqu'une plateforme 30 prend appui sur une dent 44, la surface principale 36a de la plateforme est en contact avec la surface principale de la dent 44a, et la surface inclinée 36b de la plateforme est en contact avec la surface biseautée 44b de la dent, comme illustré sur la figure 5.
Par ailleurs, le disque 40 comporte, sur sa face amont 40b, une pluralité de saillies axiales 46, pouvant avoir une forme cubique et être disposées de manière circonférentielle, à intervalles réguliers, autour de l'axe A. Le nombre de saillies axiales 46 peut être égal au nombre de dents 44, chaque saillie 46 étant alignée radialement avec la dent 44 correspondante. De plus, chaque saillie axiale 46 est décalée radialement vers l'intérieur du disque, c'est-à-dire vers l'axe A, par rapport à la dent 44 correspondante. Par exemple, une distance entre l'axe A et une face externe 46a d'une saillie 46 peut-être plus petite que la distance entre l'axe A et une rainure 42.
Chaque saillie axiale 46 peut comporter un orifice de fixation 460b sur sa face amont 46b, permettant d'insérer un moyen de fixation 49, par exemple une vis ou un boulon. Chaque saillie axiale 46 peut également comporter un orifice d'insertion 460a sur sa face externe 46a, permettant d'insérer un élément de fixation 47, par exemple un insert, comportant un trou taraudé. La fixation d'une bride de rétention amont 50, par exemple une virole, peut ainsi s'effectuer au niveau d'une saillie axiale 46, en insérant par exemple le moyen de fixation 49 à travers un orifice de bride 52 et l'orifice de fixation 460b de la saillie, l'élément de fixation 49 étant alors fixé, par exemple vissé, à l'élément de fixation 47 inséré par l'orifice d'insertion 460a de la saillie. La bride de rétention 50 étant fixée au disque 40, une surface supérieure 54 de la bride 50 permet alors d'assurer la rétention radiale de la plateforme 30.
La zone de fixation entre le disque 40 et la bride de rétention 50 étant située au niveau des saillies axiales 46, cela permet de limiter les contraintes exercées lors du fonctionnement de la soufflante au niveau de surfaces sensibles telles que l'extrémité axiale amont des dents 44 et des rainures 42 du disque. Par ailleurs, cette interface entre le disque 40 et la bride de rétention 50 étant décalée radialement par rapport aux dents du disque, en comparaison des structures connues, cela permet de libérer de l'espace au niveau de l'extrémité axiale amont des dents du disque. Il est par conséquent possible de modifier plus librement l'extrémité axiale amont des dents 44, et donc l'extrémité axiale amont de la plateforme 30, et ainsi, de diminuer le rapport de moyeu afin d'optimiser les performances de la soufflante, et donc de la turbomachine dans laquelle est montée la soufflante. La figure 5 illustre par exemple une plateforme 30 dont le caisson 32 possède une forme plongeante vers l'intérieur du disque 40, grâce à la surface biseautée 44b du disque 40 et à la surface inclinée 36b de la plateforme 30.
Bien que la présente invention ait été décrite en se référant à des exemples de réalisation spécifiques, il est évident que des modifications et des changements peuvent être effectués sur ces exemples sans sortir de la portée générale de l'invention telle que définie par les revendications. En particulier, des caractéristiques individuelles des différents modes de réalisation illustrés/mentionnés peuvent être combinées dans des modes de réalisation additionnels. Par conséquent, la description et les dessins doivent être considérés dans un sens illustratif plutôt que restrictif.

Claims

REVENDICATIONS
1. Plateforme (30) apte à être intercalée entre deux aubes (20) adjacentes d'une soufflante (2), et comportant :
- une paroi de veine (34) pour définir une veine d'écoulement d'air de soufflante (2),
- une paroi de fond (36) avec une surface principale (36a) pour prendre appui sur un disque (40) de soufflante ;
la plateforme (30) comportant des surfaces de rétention axiale et radiale disposées sur deux extrémités axiales de la plateforme (30), la surface de rétention radiale (38) disposée sur l'extrémité axiale amont de la plateforme (30) étant décalée radialement, dans la direction d'appui de la paroi de fond (36) sur le disque (40), par rapport à la surface principale (36a) de la paroi de fond (36), caractérisé en ce que la paroi de fond (36) comporte une surface inclinée (36b) par rapport à la surface principale (36a) de la paroi de fond (36), reliant de manière continue la surface principale (36a) de la paroi de fond (36) et la surface de rétention radiale (38) disposée sur l'extrémité axiale amont de la plateforme (30).
2. Plateforme (30) selon la revendication 1 dans laquelle la surface inclinée (36b) est une portion de paroi rectiligne.
3. Plateforme (30) selon la revendication 1 dans laquelle la surface inclinée (36b) est une portion de paroi curviligne.
4. Plateforme (30) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 dans laquelle la surface inclinée (36b) et la paroi de veine (34) sont sensiblement parallèles.
5. Disque (40) apte à supporter des plateformes (30) et des aubes (20) d'une soufflante (2), et comportant :
une surface externe (40a) présentant une succession de rainures (42) pour recevoir les aubes (20) de soufflante et de dents (44) intercalées entre les rainures (42) pour supporter les plateformes (30) de soufflante
- une face amont (40b) du disque, et
une pluralité de saillies axiales (46) disposées radialement autour de l'axe A du disque sur la face amont (40b) du disque (40), et aptes à être fixées à une bride de rétention (50) de plateforme de soufflante, les saillies (46) étant décalées radialement vers l'intérieur du disque (40) par rapport aux dents (44) du disque (40), caractérisé en ce qu'une extrémité axiale amont des dents (44) du disque présente une surface biseautée (44b).
6. Disque (40) selon la revendication 5, dans lequel les saillies axiales (46) sont des plots usinés sur la face amont (40b) du disque.
7. Ensemble comprenant au moins une plateforme (30) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, et un disque (40) selon la revendication 5 ou 6, et comprenant en outre au moins une bride de rétention amont (50) pour assurer la rétention axiale et radiale de l'extrémité axiale amont de la plateforme (30), dans lequel la bride de rétention amont (50) est fixée sur une saillie axiale (46) de la face amont (40b) du disque (40).
8. Ensemble selon la revendication 7, dans lequel, lorsque la plateforme (30) prend appui sur une dent (44) du disque (40), la surface inclinée (36b) de la paroi de fond (36) est en contact avec la surface biseautée (44b) de la dent (44) du disque et, la surface inclinée (36b) et la surface biseautée (44b) sont parallèles.
9. Ensemble selon la revendication 7 ou 8, dans lequel la bride de rétention amont (50) est une virole.
10. Soufflante (2) de turbomachine comprenant un ensemble selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, et une pluralité d'aubes (20) montées dans les rainures (42) du disque (40).
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