FR3065759A1

FR3065759A1 - Rouet centrifuge pour turbomachine

Info

Publication number: FR3065759A1
Application number: FR1753630A
Authority: FR
Inventors: Frederic Avakian Sylvain; Jacques Jean Gascq Arnaud; Winston Gomez Moyano Felipe; Bernard Emeric Guegan Damien
Original assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2017-04-26
Filing date: 2017-04-26
Publication date: 2018-11-02
Anticipated expiration: 2037-04-26
Also published as: US10975881B2; FR3065759B1; US20180313360A1

Abstract

Rouet centrifuge (18) présentant un axe de rotation (X) s'étendant d'avant en arrière, et comprenant un corps (20) s'étendant autour de l'axe de rotation (X), le corps (20) comprenant une partie avant et une partie arrière de plus grande section que la partie avant, le rouet comprenant en outre des pales (24, 25) faisant saillie d'une face avant (20a) du corps (20), le corps (20) présentant, sur sa face avant (20a) et entre deux pales consécutives (24, 25), un renfoncement (30) situé à distance, circonférentiellement, desdites deux pales (24, 25).

Description

(57) Rouet centrifuge (18) présentant un axe de rotation (X) s'étendant d'avant en arrière, et comprenant un corps (20) s'étendant autour de l'axe de rotation (X), le corps (20) comprenant une partie avant et une partie arrière de plus grande section que la partie avant, le rouet comprenant en outre des pales (24,25) faisant saillie d'une face avant (20a) du corps (20), le corps (20) présentant, sur sa face avant (20a) et entre deux pales consécutives (24, 25), un renfoncement (30) situé à distance, circonférentiellement, desdites deux pales (24, 25).

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DOMAINE DE L'INVENTION [0001] Le présent exposé concerne un rouet centrifuge, et plus particulièrement un rouet centrifuge de compresseur destiné à être traversé par un fluide et, notamment, par un gaz. Ce rouet est destiné, en particulier, à équiper un compresseur de turbomachine. Ce rouet peut équiper tout type de turbomachine, terrestre ou aéronautique, et notamment un turbomoteur d'avion.

ARRIÈRE-PLAN TECHNOLOGIQUE [0002] Un compresseur de turbomachine aéronautique de type centrifuge ou de type mixte axial-centrifuge comprend un ou plusieurs étage de compression avec un rouet centrifuge, également appelé rotor ou roue centrifuge, un carter entourant extérieurement les pales de ce rouet, et un ou plusieurs diffuseurs situés en aval de ce rouet. Un tel compresseur est traversé par un fluide qui est un gaz, généralement de l'air.

[0003] La rotation de ce rouet aspire le fluide par l'avant du rouet, la vitesse axiale du fluide traversant le rouet se transformant progressivement en vitesse radiale, le fluide sortant à la périphérie extérieure du rouet, au niveau du bord de fuite des pales. Dans le rouet, la vitesse absolue du gaz augmente du fait de l'accélération centrifuge et la pression du gaz augmente du fait de l'augmentation du rayon à la traversée du rouet. Ainsi, le gaz quitte l’extrémité aval des pales, ou bord de fuite, à une plus forte pression totale qu'à l'entrée.

[0004] Un exemple connu de rouet centrifuge est décrit dans la publication internationale WO 2010/139901.

[0005] Dans un compresseur en particulier, le rouet est une pièce critique en termes de durée de vie, parfois la plus critique, notamment en fatigue oligocyclique. Ainsi, il existe un besoin pour un nouveau type de rouet centrifuge, présentant une durée de vie en fatigue oligocyclique accrue.

PRÉSENTATION DE L'INVENTION [0006] A cet effet, le présent exposé concerne un rouet centrifuge présentant un axe de rotation s'étendant d'avant en arrière, et comprenant un corps s'étendant autour de l'axe de rotation, le corps comprenant une partie avant et une partie arrière de plus grande section que la partie avant, le rouet comprenant en outre des pales faisant saillie d'une face avant du corps, le corps présentant, sur sa face avant et entre deux pales consécutives, un renfoncement situé à distance, circonférentiellement, desdites deux pales.

[0007] Dans le présent exposé, l'amont et l'aval sont définis par rapport au sens d'écoulement normal du fluide traversant le rouet.

[0008] Par ailleurs, l'axe de rotation du rouet est souvent appelé plus simplement « axe du rouet ». La direction axiale correspond à la direction de l'axe du rouet. Les adjectifs « avant » et « arrière » sont utilisés en référence à la direction axiale, le fluide entrant à l'avant du rouet. Une direction radiale est une direction perpendiculaire à l'axe du rouet et coupant cet axe. De même, un plan axial est un plan contenant l'axe du rouet et un plan radial est un plan perpendiculaire à cet axe. Les adverbes « axialement » et « radialement » font respectivement référence à la direction axiale et à une direction radiale. Une circonférence s'entend comme un cercle appartenant à un plan radial et dont le centre appartient à l'axe du compresseur. Une direction tangentielle ou circonférentielle est une direction tangente à une circonférence ; elle est perpendiculaire à l'axe du compresseur mais ne passe pas par l'axe.

[0009] Enfin, sauf précision contraire, les adjectifs « intérieur » et « extérieur » sont utilisés en référence à une direction radiale, la partie intérieure (c'est-à-dire radialement intérieure) d'un élément étant plus proche de l'axe du rouet que la partie extérieure (c'est-à-dire radialement extérieure) du même élément.

[0010] Le corps du rouet, en particulier sa partie radialement extérieure, est parfois appelé voile. Le corps peut être sensiblement à symétrie de révolution autour de l'axe du rouet.

[0011] La partie avant et la partie arrière du corps sont ainsi nommées par référence l'une à l'autre, en ce sens que la partie avant est davantage en avant, dans la direction axiale, que la partie arrière. Les parties avant et arrière ne sont pas nécessairement situées aux extrémités avant et arrière du rouet. Par exemple, le rouet peut comprendre, à l'arrière de la partie arrière, un fût sensiblement à symétrie de révolution, de section plus petite que la section de la partie arrière.

[0012] Chaque pale peut avoir un bord amont, appelé bord d'attaque, et un bord aval, appelé bord de fuite. Un tel rouet centrifuge de compresseur peut comprendre deux types de pales : des pales dites « principales » et des pales dites « intermédiaires ». Les pales intermédiaires, optionnelles, sont intercalées entre les pales principales et se différencient de ces dernières en ce qu'elles sont plus courtes axialement : elles présentent une partie avant plus courte, le bord d'attaque des pales intermédiaires se situant en retrait (c'est-à-dire en arrière) par rapport au bord d'attaque des pales principales. Ainsi, selon les modes de réalisation, deux pales consécutives peuvent être deux pales principales, une pale principale et une pale intermédiaire, ou deux pales intermédiaires.

[0013] Un renfoncement peut être un évidement partiel du corps, en particulier dans son épaisseur, ou un enlèvement de matière parfois appelé « grattage ». Le renfoncement étant situé à distance, circonférentiellement, desdites deux pales, le renfoncement est un renfoncement supplémentaire à l'espace qui sépare normalement deux pales consécutives.

[0014] Le renfoncement induit un changement de géométrie du rouet, ici du corps, qui crée entre les pales une zone de concentration de contraintes. Le renfoncement vise donc à déplacer vers une zone généralement faiblement contrainte, telle qu'une zone située entre deux pales consécutives, à distance desdites deux pales, une partie des contraintes qui s'exercent normalement dans des zones plus critiques pour la durée de vie en fatigue oligocyclique du rouet. Ainsi, les contraintes dans le rouet sont mieux réparties, donc les contraintes maximales dans le rouet sont réduites, ce qui augmente la durée de vie du rouet en fatigue oligocyclique. En outre, le renfoncement diminue les contraintes dans le corps dans la mesure où sa présence réduit la rigidité tangentielle du corps.

[0015] Une telle solution technique est d'autant plus avantageuse qu'elle évite de redimensionner les pales, ce qui imposerait de redéfinir complètement l'équilibre entre les performances mécaniques et aérodynamiques du rouet, et évite de modifier les paramètres thermiques de fonctionnement, qui ont des conséquences directes sur les performances du rouet, voire plus largement du compresseur et de la turbomachine.

[0016] En outre, un amincissement général du corps du rouet ne serait pas envisageable car il conduirait à des problèmes de dynamique et de contrôle des jeux.

[0017] De plus, un tel rouet est facile à fabriquer, puisque le renfoncement souhaité peut s'obtenir simplement par usinage ou fraisage à la fin des procédés de fabrication actuels.

[0018] Dans certains modes de réalisation, le renfoncement est prévu sur une partie radialement extérieure du corps. Le renfoncement peut être prévu, circonférentiellement, en vis-à-vis d'une partie arrière des pales, c'est-à-dire plus proche de leurs bords de fuite respectifs que de leurs bords d'attaque. Le renfoncement permet ainsi de reporter efficacement les contraintes s'exerçant normalement dans le corps à la base des pales et dont les inventeurs ont observé qu'elles étaient maximales à proximité des bords de fuite, c'est-à-dire dans la partie arrière du corps, notamment lorsque la partie de bord de fuite de ces pales est redressée dans le sens de la rotation du rouet comme c'est le cas dans la publication internationale mentionnée ci-avant.

[0019] Dans certains modes de réalisation, le renfoncement débouche sur la périphérie radialement extérieure du corps. Cela permet de diminuer davantage la rigidité tangentielle du corps, d'autoriser de plus grandes déformations et de relaxer les contraintes à la périphérie extérieure, notamment dans la direction tangentielle, donc de réduire encore les contraintes dans le corps du rouet.

[0020] Dans certains modes de réalisation, le renfoncement a un contour en forme générale de U, les branches du U débouchant sur la périphérie radialement extérieure du corps. Une forme générale de U peut comprendre deux branches, généralement sensiblement rectilignes, reliées par une partie arrondie. Une telle forme permet d'impacter relativement peu les performances aérodynamiques du rouet et de guider de manière régulière l'écoulement de fluide vers la sortie du rouet, à l'extérieur.

[0021] Dans certains modes de réalisation, le renfoncement est situé entre l'intrados d'une des deux pales et l'extrados de l'autre des deux pales, et plus proche dudit extrados que dudit intrados. En particulier, cette condition peut être appréciée à la périphérie extérieure du rouet. L'intrados est le côté d'une pale qui voit le fluide le premier, avant l'extrados, lorsque le rouet est en rotation. Le fluide est en surpression du côté de l'intrados et en dépression du côté de l'extrados. Une telle disposition permet de reporter d'autant mieux les contraintes s'exerçant normalement dans le corps à la base des pales, dont les inventeurs ont observé qu'elles étaient plus grandes à l'extrados qu'à l'intrados des pales. [0022] Dans certains modes de réalisation, le renfoncement présente une partie de fond et une première zone de raccordement, prévue autour de la partie de fond et sensiblement tangente à la partie de fond. La partie de fond peut être sensiblement parallèle à la face avant du corps ou à la face arrière du corps. La première zone de raccordement peut être prévue partiellement autour de la partie de fond, par exemple autour du contour en forme générale de U. En particulier, la première zone de raccordement peut être prévue en forme générale de U. La première zone de raccordement peut ne pas être nécessaire là où le renfoncement débouche sur la périphérie radialement extérieure du corps. La première zone de raccordement améliore la répartition des contraintes entre la face avant et le renfoncement.

[0023] Au sens du présent exposé et sauf mention contraire, la mention d'un « premier » élément, tel qu'une première zone de raccordement, n'implique pas nécessairement l'existence d'un « deuxième » élément ni, le cas échéant, de relation d'ordre entre le premier et le deuxième élément. Les qualificatifs ordinaux sont, dans ce contexte, employés à des seules fins de clarté et d'identification, sans préjuger de caractéristiques particulières. De même, et réciproquement, la mention d'un élément de rang plus élevé (troisième, etc.) n'implique nullement que des éléments de rang moins élevés, tel qu'un éventuel deuxième élément, existent et/ou possèdent les caractéristiques qui auront pu être présentées par ailleurs.

[0024] Dans certains modes de réalisation, le renfoncement présente une deuxième zone de raccordement, prévue autour de la première zone de raccordement et sensiblement tangente d'une part à la première zone de raccordement, d'autre part à la face avant du corps. La deuxième zone de raccordement peut être prévue partiellement autour de la première zone de raccordement. La deuxième zone de raccordement peut être prévue en forme générale de U. La deuxième zone de raccordement, en raccordant de manière tangente la face avant du corps et la première zone de raccordement, améliore la régularité de l'écoulement à travers le rouet.

[0025] Dans certains modes de réalisation, le rouet comprend un raidisseur configuré pour renforcer une partie du corps amincie par le renfoncement. En effet, le report des contraintes dans le renfoncement peut s'avérer excessif si le corps est rendu trop fin par la présence du renfoncement. Par suite, le raidisseur, local ou réparti sur l'ensemble du rouet, peut rééquilibrer les contraintes en renforçant au moins la partie du corps amincie par le renfoncement. Le raidisseur peut « raidir » le corps, augmenter localement sa rigidité de manière à compenser partiellement la perte de rigidité due au renfoncement, sans pour autant perdre les avantages de la présence du renfoncement en termes de répartition de contraintes.

[0026] Dans certains modes de réalisation, le raidisseur comprend une surépaisseur prévue sur la face arrière du corps. Un tel raidisseur est facile à fabriquer.

[0027] Dans certains modes de réalisation, le raidisseur est prévu au moins partiellement en vis-à-vis du renfoncement dans la direction axiale. [0028] Dans certains modes de réalisation, le raidisseur forme une couronne continue autour de l'axe de rotation. La couronne peut être sensiblement annulaire. Le raidisseur peut être à symétrie de révolution autour de l'axe du rouet. Ainsi, la fabrication du raidisseur ne crée pas de difficulté particulière et cela permet généralement d'éviter de perturber la dynamique vibratoire du rouet.

[0029] Dans certains modes de réalisation, le raidisseur débouche sur la périphérie radialement extérieure du corps. Ainsi, le raidisseur peut être délimité radialement d'une part par la périphérie extérieure du corps, d'autre part par une courbe autour de l'axe du rouet, par exemple un cercle centré sur l'axe du rouet.

[0030] Dans certains modes de réalisation, une troisième zone de raccordement est prévue au moins partiellement autour du raidisseur. Cela améliore la régularité de l'écoulement sur la face arrière du rouet, tout en diminuant les contraintes additionnelles qui seraient liées à la présence d'un facteur de concentration de contrainte géométrique. De préférence, la troisième zone de raccordement est tangente à la face arrière du corps. Une face arrière du raidisseur peut être sensiblement parallèle à la face arrière du corps.

[0031] Le présent exposé concerne également un compresseur pour turbomachine, comprenant un rouet centrifuge tel que précédemment décrit, ainsi qu'une turbomachine comprenant un tel compresseur.

[0032] Dans certains modes de réalisation, la turbomachine comprend en outre un diffuseur placé en sortie du rouet, le diffuseur comprenant des aubes fixes montées entre un carter avant et un carter arrière, et le diffuseur est agencé tel qu'en fonctionnement, la face avant du carter arrière soit dans le prolongement du renfoncement. Ainsi, le renfoncement prévu sur la face avant du corps et la face avant du carter arrière forment pour l'écoulement une paroi de guide régulière, localement sans discontinuité de rétrécissement, aussi appelée « marche montante ». Par rapport à une turbomachine classique, selon l'espace disponible, le diffuseur peut être agrandi ou simplement déplacé vers l'arrière du rouet.

BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS [0033] L'invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description détaillée qui suit, de modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs. Cette description se réfère aux dessins annexés, sur lesquels :

- la figure 1 représente schématiquement et partiellement, en coupe axiale, une turbomachine d'avion ayant un compresseur comprenant un rouet centrifuge selon un mode de réalisation (le rouet centrifuge n'étant pas représenté en coupe mais en vue de côté) ;

- la figure 2 représente, en vue en perspective de côté, un secteur de rouet centrifuge selon un mode de réalisation ;

- la figure 3 représente, en vue axiale depuis l'avant, dans la direction III de la figure 2, le secteur de rouet centrifuge de la figure 2 ;

- la figure 4 est une vue agrandie de la zone IV de la figure 3 ;

- la figure 5 représente une coupe du secteur de la figure 4 selon le plan V-V ;

- la figure 6 est une vue en perspective de la face arrière du rouet de la figure 2 ;

- la figure 7 illustre, en perspective vue depuis l'arrière, le rouet selon une variante ;

- la figure 8 représente schématiquement et partiellement, en coupe axiale, la turbomachine selon le mode de réalisation.

DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTION [0034] L'exemple de turbomachine d'avion 10 représenté sur la figure 1 comprend un compresseur 16 de type axial-centrifuge comprenant plusieurs étages de compression axiale et un seul étage de compression centrifuge. Ce compresseur 16 comprend un rouet centrifuge 18 selon un mode de réalisation et un carter 15 entourant extérieurement les pales 24, 25 du rouet 18. Un diffuseur 19 est situé en aval du rouet 18. [0035] La turbomachine 10 présente une entrée d'air 12, l'air passant par cette entrée 12 pour atteindre le compresseur 16. La rotation du rouet 18 autour de son axe de rotation X, aspire l'air par l'avant du rouet et la vitesse axiale du fluide qui traverse le rouet 18 se transforme progressivement en vitesse radiale, le fluide sortant à la périphérie extérieure du rouet 18. L'air pénètre dans le rouet 18 suivant une direction plutôt parallèle à l'axe X de rotation du rouet, représentée sur la coupe de la figure 1 par la flèche Fl, et sort du rouet 18 suivant une direction plutôt perpendiculaire à l'axe X, représentée par la flèche F2.

[0036] L'air sortant du rouet 18 traverse le diffuseur 19 avant d'atteindre la chambre de combustion 21. Les gaz de combustion sortant de la chambre 21 entraînent une ou plusieurs turbines (non représentées).

[0037] Le rouet 18 peut être monté sur un arbre 14 entraîné en rotation par la turbine.

[0038] En référence à la figure 2, le rouet 18 comprend un corps 20 s'étendant autour de l'axe de rotation X, un moyeu 22, un fût avant 26 et un fût arrière TJ, les fûts avant et arrière 26, TJ s'étendant axialement à partir du corps 20 et/ou du moyeu 22, respectivement vers l'avant et vers l'arrière du rouet 18. Les fûts avant et arrière 26, 27 comprennent des brides respectives 26a, 27a. Le secteur représenté sur la figure 2 correspond à un treizième, dans ce mode de réalisation, du rouet 18 complet.

[0039] Le corps 20 comprend une partie avant, du côté du fût avant 26, et une partie arrière, du côté du fût arrière 27. Comme il ressort de la coupe longitudinale de la figure 2, la section transversale de la partie avant est plus petite que la section transversale de la partie arrière. Par ailleurs, comme indiqué précédemment, le rouet 18 comporte une pluralité de pales principales 24 s'étendant, axialement, sensiblement depuis le fût avant 26 et jusqu'au fût arrière TJ et, radialement, depuis le moyeu 22 du rouet jusqu'à la périphérie extérieure 28 du corps. Chacune des pales principales 24 présente un bord d'attaque 24A situé à l'extrémité avant du corps 20 et un bord de fuite 24F situé à la périphérie extérieure du corps 20.

[0040] Le rouet 18 peut comporter en outre des pales intermédiaires 25, intercalées entre les pales principales 24 et qui se différencient de ces dernières en ce qu'elles sont plus courtes axialement ; le bord d'attaque 25A de ces pales 25 se situe en retrait (c'est-à-dire en arrière) par rapport au bord d'attaque 24A des pales principales 24. En revanche, le bord de fuite 25F des pales intermédiaires 25 se situe à une distance radiale de l'axe X sensiblement égale à celle du bord de fuite 24F des pales 24.

[0041] Les pales principales 24 et, le cas échéant, les pales intermédiaires 25, font saillie depuis la face avant 20a du corps.

[0042] Comme illustré plus en détail sur les figures 3 à 5, le corps 20 présente, sur sa face avant 20a et entre deux pales consécutives 24, 25, un renfoncement 30 situé à distance, circonférentiellement, desdites deux pales 24, 25. Le renfoncement 30 est vu par l'écoulement de fluide comme un décalage, vers l'arrière du rouet 18, de la face avant 20a du corps 20. Le renfoncement 30 peut être prévu seulement entre deux pales consécutives, entre certaines pales consécutives (typiquement seulement d'un côté des pales principales) ou entre toutes les pales comme c'est le cas dans le présent mode de réalisation.

[0043] Le renfoncement 30 est délimité au moins partiellement par un contour 32 qui est situé transversalement à distance des deux pales consécutives 24, 25. Le contour 32 peut avoir différentes positions sur le corps 20. Dans l'exemple représenté, le renfoncement 30 et le contour 32 sont prévus sur une partie radialement extérieure du corps 20. Par exemple, le renfoncement peut se situer radialement à l'extérieur d'un cercle C centré sur l'axe X et passant à l'extérieur du milieu des pales principales 24, de préférence à l'extérieur des deux tiers ou des trois quarts, en partant du bord d'attaque, des pales principales 24. Dans cet exemple, le rayon du cercle C est compris entre 180 et 190 millimètres. [0044] En tout état de cause, le contour 32 est situé à distance des deux pales 24, 25, et de leurs éventuelles zones de raccordement avec le corps 20.

[0045] Le contour 32 peut être un contour fermé, c'est-à-dire définissant à lui seul le renfoncement 30, ou bien un contour ouvert débouchant sur une extrémité du corps 20, de sorte que le renfoncement est défini entre le contour 32 et ladite extrémité. Selon l'exemple représenté sur les figures 3 et 4, le renfoncement 30 et le contour 32 débouchent sur la périphérie radialement extérieure 28 du corps 20.

[0046] Le contour 32 du renfoncement 30 peut être en forme générale de U. Plus précisément, dans ce mode de réalisation, le contour 32 comprend deux branches 32a, 32c, ici sensiblement parallèles. Les branches 32a, 32c sont reliées par une partie arrondie 32b, ici convexe. [0047] Dans ce mode de réalisation, les branches 32a, 32c du contour 32 débouchent sur la périphérie extérieure 28 du corps 20, tandis que la partie arrondie 32b tourne sa concavité vers la périphérie extérieure 28. La partie arrondie 32b peut être tangente aux branches 32a, 32c à sa jonction avec lesdites branches. Le contour 32 présente ainsi un profil régulier et favorable pour les performances aérodynamiques du rouet 18.

[0048] Les branches 32a, 32c peuvent présenter avec la direction radiale un angle inférieur à 60°, de préférence inférieure à 30°, de préférence inférieur à 25°, de préférence inférieur à 20°, de préférence inférieur à 18°. Les branches 32a, 32c peuvent présenter avec la direction radiale un angle supérieur à 5°, de préférence supérieur à 10°, de préférence supérieur à 12°. L'angle formé entre les branches 32a, 32c et la direction radiale peut être sensiblement égal à 15°. Alternativement ou en complément, les branches 32a, 32c peuvent être sensiblement parallèles aux parties de bord de fuite des pales 24, 25.

[0049] La partie arrondie 32b peut être circulaire. Le rayon de courbure de la partie arrondie 32b, selon la vue de la figure 4, peut être inférieur à 95% de la distance séparant les pales 24 et 25, et peut valoir environ 90% de cette distance. Plus généralement, ledit rayon de courbure peut valoir au moins 50%, voire au moins 80% de cette distance. La distance entre les branches 32a, 32c peut être sensiblement égale audit rayon de courbure. La distance séparant les pales 24 et 25 peut être mesurée, dans ce cas où le contour 32 débouche sur la périphérie extérieure du corps, entre les bords de fuite desdites pales. Dans d'autres modes de réalisation dans lesquels le contour 32 ne déboucherait pas sur la périphérie extérieure du corps, la distance séparant les pales 24, 25 peut être mesurée au niveau du cercle C précité. [0050] Plus généralement, le renfoncement 30 peut s'étendre, circonférentiellement, sur au moins 30% de la distance séparant les pales et 25, de préférence au moins 50%, de préférence encore au moins 60%, de préférence encore au moins 70%.

[0051] Comme illustré sur la figure 4, le renfoncement 30 est ici situé entre l'intrados 24i d'une pale, ici la pale principale 24, et l'extrados 25e d'une autre pale, ici la pale intermédiaire 25. L'extrémité radialement extérieure du contour 32, ici formée par l'intersection des branches 32a, 32c et de la périphérie extérieure 28, peut être plus proche dudit extrados 25e que dudit intrados 24i.

[0052] Dans ce mode de réalisation, la projection du renfoncement 30 sur la face avant 20a du corps peut représenter, en surface, au moins 70% de la surface définie circonférentiellement entre les deux pales 24, consécutives et radialement entre le cercle C tangent, à l'intérieur, au contour 32 et la périphérie extérieure 28 du corps 20. De préférence, ladite projection peut représenter de préférence au moins 75%, voire au moins 80% de ladite surface. Ladite projection peut représenter au plus 95%, voire au plus 90% de ladite surface. Par exemple, la surface de la projection peut être d'environ 800 millimètres carrés (mm²).

[0053] Comme illustré plus particulièrement sur la figure 5, le renfoncement 30 comprend une partie de fond 34. La partie de fond 34 peut être sensiblement parallèle à la face avant 20a du corps 20. La partie de fond 34 peut être sensiblement plane. La partie de fond 34 peut être en forme générale de U.

[0054] La profondeur P30 du renfoncement 30 est la distance axiale, ou sensiblement axiale, par exemple mesurée orthogonalement à la partie de fond 34, entre la partie de fond 34 et la face avant 20a du corps. La profondeur du renfoncement peut être au moins égale à 5% de l'épaisseur nominale E20 du corps 20 (c'est-à-dire de la distance axiale nominale, localement, entre la face avant 20a et la face arrière 20b), de préférence au moins égale à 10%, de préférence au moins égale à 12%. La profondeur P30 du renfoncement peut être au plus égale à 30% de ladite épaisseur E20, de préférence au plus égale à 25%, de préférence au plus égale à 20%, de préférence au plus égale à 16%.

[0055] La partie de fond 34 peut être raccordée à la face avant 20a du corps 20 par au moins une première zone de raccordement 36, en l'occurrence une première zone de raccordement 36 et une deuxième zone de raccordement 38. La première zone de raccordement 36 peut être prévue autour de la partie de fond 34. Le cas échéant, la deuxième zone de raccordement 38 peut être prévue autour de la première zone de raccordement 36. Chaque zone de raccordement 36, 38 est configurée pour former un raccordement lisse entre les deux parties qu'elle sépare, en l'espèce la paroi de fond 34 et la deuxième zone de raccordement 38 pour la première zone de raccordement 36, la première zone de raccordement 36 et la face avant 20a pour la deuxième zone de raccordement 38. Dans le présent exemple, les première et deuxième zones de raccordement 36, 38 sont à section transversale en arc de cercle (c'est-à-dire ayant un rayon de courbure constant), leur rayon de courbure étant déterminé de sorte que la première zone de raccordement 36 est tangente à la partie de fond 34 et la deuxième zone de raccordement 38 est tangente à la première zone de raccordement 36 et à la face avant 20a.

[0056] Ainsi, le volume enlevé au niveau du renfoncement 30 par rapport à un rouet selon l'état de la technique peut être de l'ordre de 400 millimètres cubes (mm³).

[0057] Dans le présent mode de réalisation, le rouet 18 comprend en outre un raidisseur 40 configuré pour renforcer une partie du corps 20 amincie par le renfoncement 30. Le raidisseur 40 est présenté, selon une première variante, en référence aux figures 5 et 6 et, dans une deuxième variante, en référence à la figure 7. Sur ces figures, les éléments correspondants ou identiques à ceux déjà décrits recevront le même signe de référence et ne seront pas décrits à nouveau.

[0058] Le raidisseur 40 peut comprendre une surépaisseur prévue sur la face arrière 20b du corps 20. Le raidisseur 40 peut comprendre une plateforme 42, formant ladite surépaisseur, déterminée par sa largeur radiale, sa longueur tangentielle (mesurée par un angle), son épaisseur et sa position radiale et tangentielle.

[0059] La largeur radiale LR du raidisseur 40, ici de la plateforme 42, peut être inférieure ou égale à la largeur radiale du renfoncement 30 correspondant.

[0060] La longueur tangentielle LT du raidisseur 40, ici de la plateforme 42, peut être, angulairement, inférieure ou égaie à la longueur tangentielle entre deux pales consécutives, et de préférence supérieure ou égale à la moitié de la longueur tangentielle entre deux pales consécutives. Cela correspond à la première variante, illustré sur les figures 5 et 6. Alternativement, la longueur tangentielle du raidisseur 40 peut être égale à 360°, de sorte que le raidisseur 40, et plus particulièrement sa plateforme 42, forme une couronne continue autour de l'axe du rouet X. Cela correspond à la deuxième variante, illustrée sur la figure 7.

[0061] L'épaisseur E40 du raidisseur 40 peut être mesurée sensiblement axialement, ou perpendiculairement à la face arrière de la plateforme 42 qui est ici sensiblement plane. Comme illustré sur la figure 6, l'épaisseur du raidisseur peut être mesurée comme la distance entre la face arrière de la plateforme 42 et la face arrière 20b du corps. L'épaisseur E40 du raidisseur 40 peut être au moins égale à 10% de l'épaisseur nominale du corps 20 (c'est-à-dire de la distance axiale nominale, localement, entre la face avant 20a et la face arrière 20b), de préférence au moins égale à 20%, de préférence au moins égale à 25%. L'épaisseur E40 du raidisseur 40 peut être au plus égale à 40% de ladite épaisseur nominale, de préférence au plus égale à 35%, de préférence au plus égale à 30%. L'épaisseur E40 du raidisseur 40 peut être égale à environ 28% de ladite épaisseur nominale.

[0062] La position radiale du raidisseur 40 peut être déterminée de sorte que le raidisseur 40 débouche sur la périphérie radialement extérieure 28 du corps 20. Il s'ensuit les mêmes avantages que pour le renfoncement 30.

[0063] La position tangentielie du raidisseur 40 peut être déterminée de façon à chevaucher au moins en partie la position tangentielie du renfoncement 30, comme le montre la figure 5. En outre, comme illustré sur la figure 6, le raidisseur 40 peut chevaucher au moins en partie une pale, en particulier la pale 25 pour laquelle le raidisseur 40 est situé en majorité du côté de son extrados 25e.

[0064] Une troisième zone de raccordement 44 peut être prévue autour du raidisseur 40, en l'espèce entre la plateforme 42 et la face arrière 20b. Dans ce mode de réalisation, la troisième zone de raccordement 44 est de section circulaire, parfois appelée rayonnée, et tangente à la face arrière 20b. Selon que le raidisseur forme ou non une couronne, la troisième zone de raccordement 44 peut être prévue ou non aux bords 46 du raidisseur 40 dans la direction circonférentielle. Les bords 46 du raidisseur 40 dans la direction circonférentielle peuvent être parallèles entre eux ou non, et suivre ou non une direction radiale.

[0065] Comme indiqué précédemment, à la sortie du rouet 18, le fluide est envoyé vers le diffuseur 19. Ainsi que le montre schématiquement la figure 8, le diffuseur 19 comprend des aubes fixes 50 montées entre un carter avant 52 et un carter arrière 54. L'espace entre le carter avant 52 et le carter arrière 54 définit une veine de circulation dans laquelle l'écoulement du fluide est redressé par les aubes 50.

[0066] Notamment dans le cas où le renfoncement 30 débouche sur la périphérie extérieure 28 du corps, il importe de modifier le diffuseur 19 et/ou le rouet 18, par exemple leur positionnement axial, de sorte qu'en fonctionnement, la face avant 54a du carter arrière 54 soit dans le prolongement du renfoncement 30, et plus précisément dans le prolongement de la partie de fond 34. Cette configuration est illustrée sur la figure 8. Dans le rouet, le fluide passe entre le carter 15 et la face avant 20a, cet espace subissant un élargissement dû à la présence du renfoncement 30. Afin d'optimiser la régularité de l'écoulement, le fluide ne doit pas rencontrer de marche montante lors de son passage dans le diffuseur 19, ce qui nécessite que la face avant 54a du carter 54 soit dans le prolongement, sinon en arrière, du renfoncement 30, lors du fonctionnement du rouet, c'est-à-dire à chaud et compte tenu des dilatations thermiques.

[0067] Idéalement, la face arrière 52b du carter avant 52 peut aussi être dans le prolongement, sinon en avant, de la face arrière 15b du carter 15 du rouet, en fonctionnement.

[0068] La marche descendante résiduelle, ou élargissement de la section de passage, entre la face avant 20a, aux endroits qui ne sont pas pourvus d'un renfoncement, et la face avant 54a du carter arrière 54 du diffuseur, présente un impact limité, voire nul, sur les performances aérodynamiques du compresseur 16.

[0069] Dans le présent mode de réalisation, la durée de vie du rouet 30 en fatigue oligocyclique est supérieure de plus de 27%, en nombre de cycles, par rapport à un rouet de l'état de la technique, et la durée de vie en fatigue oligocyclique au voisinage du renfoncement 30 est supérieure de 41%.

[0070] Bien que la présente invention ait été décrite en se référant à des exemples de réalisation spécifiques, des modifications peuvent être apportées à 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. Rouet centrifuge (18) présentant un axe de rotation (X) s'étendant d'avant en arrière, et comprenant un corps (20) s'étendant autour de l'axe de rotation (X), le corps (20) comprenant une partie avant et une partie arrière de plus grande section que la partie avant, le rouet comprenant en outre des pales (24, 25) faisant saillie d'une face avant (20a) du corps (20), le corps (20) présentant, sur sa face avant (20a) et entre deux pales consécutives (24, 25), un renfoncement (30) situé à distance, circonférentiellement, desdites deux pales (24, 25).
2. Rouet centrifuge selon la revendication 1, dans lequel le renfoncement (30) est prévu sur une partie radialement extérieure du corps (20).
3. Rouet centrifuge selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le renfoncement (30) débouche sur la périphérie radialement extérieure (28) du corps (20).
4. Rouet centrifuge selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le renfoncement (30) a un contour (32) en forme générale de U, les branches (32a, 32c) du U débouchant sur la périphérie radialement extérieure (28) du corps.
5. Rouet centrifuge selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le renfoncement (30) est situé entre l'intrados (24i) d'une des deux pales et l'extrados (25e) de l'autre des deux pales, et plus proche dudit extrados (25e) que dudit intrados (24i).
6. Rouet centrifuge selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant un raidisseur (40) configuré pour renforcer une partie du corps (20) amincie par le renfoncement (30).
7. Rouet centrifuge selon la revendication 6, dans lequel le raidisseur (40) comprend une surépaisseur prévue sur la face arrière (20b) du corps (20).
8. Rouet centrifuge selon la revendication 6 ou 7, dans lequel le raidisseur (40) forme une couronne continue autour de l'axe de rotation (X).
9. Rouet centrifuge selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, dans lequel le raidisseur (40) débouche sur la périphérie radialement extérieure (28) du corps (20).
10. Turbomachine (10) comprenant un compresseur (16) muni d'un rouet centrifuge (18) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.
11. Turbomachine selon la revendication 10, comprenant en outre un diffuseur (19) placé en sortie du rouet (18), le diffuseur (19) comprenant des aubes fixes (50) montées entre un carter avant (52) et un carter arrière (54), le diffuseur (19) étant agencé tel qu'en fonctionnement, la face avant (54a) du carter arrière (54) soit dans le prolongement du renfoncement (30).

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