FR3106615A1 - Ensemble pour turbomachine - Google Patents

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Abstract

La présente invention concerne un ensemble pour turbomachine (1) comprenant : un disque (2) comprenant un ergot de disque (232) faisant saillie du disque (2) et présentant une surface amont (2320), et un flasque (3) rapporté et fixé sur le disque (2),l’ensemble étant caractérisé en ce qu’il comprend en outre un amortisseur (4) rapporté entre le flasque (3) et la surface amont (2320) de l’ergot de disque (232), l’amortisseur (4) étant configuré pour amortir un déplacement du flasque (3) par rapport au disque (2). Figure pour l’abrégé : Fig. 2

Description

Ensemble pour turbomachine
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne un rotor de turbomachine, tel qu’un rotor de soufflante.
Plus précisément, la présente invention concerne notamment la fixation d’un flasque de retenue des aubes d’une soufflante sur le disque de ladite soufflante.
ETAT DE LA TECHNIQUE
On connaît de l’état de la technique le document FR 3014151, au nom de la Demanderesse, qui décrit un rotor de soufflante équipé de moyens de retenue axiale vers l’amont des aubes de soufflante sur le disque de soufflante. Ces moyens comprennent un flasque tronconique monté par crabotage sur le disque de soufflante par coopération d’ergots du flasque avec une gorge annulaire et des ergots du disque de soufflante.
Ce rotor de soufflante n’apporte toutefois pas entière satisfaction.
En effet, compte-tenu de l’environnement vibratoire de la soufflante, le flasque et le disque sont susceptibles d’être mis en mouvement l’un par rapport à l’autre, notamment dans une direction tangentielle. Dans la mesure où le flasque est en contact avec les ergots du disque de soufflante, cette dynamique vibratoire génère une usure prématurée du disque et/ou du flasque.
Il existe donc un besoin de palier l’un au moins des inconvénients de l’état de la technique décrit ci-dessus.
Un but de l’invention est de réduire l’usure d’un flasque de retenue d’aubes de soufflante mais aussi de réduire l’usure du disque de soufflante sur lequel ledit flasque est fixé.
Il est à cet effet proposé, selon un premier aspect de l’invention, un ensemble pour turbomachine comprenant:
un disque présentant un axe de symétrie et une surface externe dans laquelle sont formées une pluralité d’empreintes, chaque empreinte étant configurée pour recevoir une aube, ledit disque comprenant en outre un ergot de disque, ledit ergot de disque faisant saillie de la surface externe du disque et présentant une surface amont, l’amont et l’aval étant définis par rapport au sens d’écoulement des gaz au sein de la turbomachine en fonctionnement, ainsi qu’une surface externe, et
un flasque rapporté et fixé sur le disque de sorte à ce que la surface externe de l’ergot de disque soit en contact avec le flasque, le flasque étant en outre configuré pour empêcher un mouvement d’au moins une aube par rapport au disque,
l’ensemble étant caractérisé en ce qu’il comprend en outre un amortisseur rapporté entre le flasque et la surface amont de l’ergot de disque, l’amortisseur étant configuré pour amortir un déplacement du flasque par rapport au disque dans un plan orthogonal à l’axe de symétrie.
En fonctionnement, l’ensemble est mis en rotation. Par conséquent, l’amortisseur est soumis à un effort centrifuge qui plaque ledit amortisseur contre le flasque et l’ergot du disque. De cette manière, l’amortisseur exerce un effort à la fois sur le flasque et sur l’ergot de disque de sorte à rigidifier l’ensemble formé du disque et du flasque. Cette raideur additionnelle permet de limiter, voire de supprimer, tout déplacement tangentiel relatif entre le disque et le flasque en fonctionnement.
Avantageusement, mais facultativement, l’ensemble selon l’invention peut en outre comprendre l’une au moins des caractéristiques suivantes, prise seule ou en combinaison:
le flasque présente une surface interne faisant face à la surface externe du disque, ladite surface interne comprenant:
une première partie inclinée par rapport à l’axe de symétrie et configurée pour venir en contact avec l’amortisseur, et
une deuxième partie en contact avec la surface externe de l’ergot de disque,
la surface externe de l’ergot de disque est délimitée par une bordure amont chanfreinée de sorte à ce que la bordure amont chanfreinée et le flasque forment ensemble un coin configuré pour recevoir l’amortisseur lorsque l’ensemble est soumis à un effort centrifuge,
l’amortisseur est en contact surfacique avec le flasque et l’ergot de disque,
dans un tel ensemble:
le disque comprend une pluralité d’ergots de disque séparés deux à deux par des festons de disque formant ensemble une couronne coaxiale avec l’axe de symétrie, une gorge annulaire étant formée dans la surface externe du disque, en aval de la couronne,
le flasque comprend une pluralité d’ergots de flasque séparés deux à deux par des festons de flasque formant ensemble une bride coaxiale avec l’axe de symétrie, et
les ergots de flasque étant configurés pour coopérer avec la gorge annulaire et les ergots de disque pour craboter le flasque sur le disque,
l’amortisseur comprend un matériau élastomère,
l’amortisseur est continu sur une périphérie du disque, ou est segmenté et comprend une pluralité de segments d’amortisseurs répartis autour de l’axe de symétrie, et
l’amortisseur comprend en outre une pluralité d’ergots d’amortisseur séparés deux à deux par des festons d’amortisseur, au moins un ergot d’amortisseur présentant:
une surface externe venant en contact avec le flasque, et
une surface aval venant en contact avec la surface amont de l’ergot de disque.
Selon un deuxième aspect de l’invention, il est proposé une turbomachine comprenant un ensemble tel que précédemment décrit.
Selon un troisième aspect de l’invention, il est proposé un aéronef comprenant une turbomachine telle que précédemment décrite.
DESCRIPTION DES FIGURES
D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels:
La figure 1 illustre de façon schématique une turbomachine.
La figure 2 illustre un premier exemple de réalisation d’un ensemble selon l’invention.
La figure 3 illustre une vue agrandie d’une partie de l’ensemble illustré sur la figure 3.
La figure 4 illustre une partie d’un deuxième exemple de réalisation d’un ensemble selon l’invention.
La figure 5 illustre une vue agrandie d’une partie de la partie d’ensemble illustrée sur la figure 4.
La figure 6 illustre un amortisseur d’un troisième exemple de réalisation d’un ensemble selon l’invention.
Sur l’ensemble des figures, les éléments similaires portent des références identiques.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
Turbomachine
En référence à la figure 1, une turbomachine 1 peut comprendre une soufflante 10, un compresseur basse pression 11, un compresseur haute pression 12, une chambre de combustion 13, une turbine haute pression 14 et une turbine basse pression 15.
Chacun de la soufflante 10, du compresseur basse pression 11, du compresseur haute pression 12, de la turbine haute pression 14, et de la turbine basse pression 15, peut alors comprendre un rotor mobile en rotation autour d’un axe longitudinal X-X.
Dans le mode de réalisation illustré en figure 1, la soufflante 10 et le compresseur basse pression 11 sont solidaires en rotation, et sont susceptibles d’être mis en rotation par un arbre basse pression 110 qui est lui-même susceptible d’être mis en rotation par la turbine basse pression 15. L’ensemble formé par la soufflante 10, le compresseur basse pression 11, l’arbre basse pression 110 et la turbine basse pression 15, forme ainsi le corps basse pression. Le compresseur haute pression 12 est, quant à lui, susceptible d’être mis en rotation par un arbre haute pression 120, qui est lui-même susceptible d’être mis en rotation par la turbine haute pression 14. L’ensemble formé par le compresseur haute pression 12, l’arbre haute pression 120 et la turbine haute pression 14, forme ainsi le corps haute pression.
En fonctionnement, la soufflante 10 aspire un flux d’air qui se sépare entre un flux secondaire, circulant autour du corps haute pression et du corps basse pression, et un flux primaire, successivement comprimé au sein du compresseur basse pression 11 et du compresseur haute pression 12, enflammé au sein de la chambre de combustion 13, puis successivement détendu au sein de la turbine haute pression 14 et de la turbine basse pression 15. Le flux primaire et le flux secondaire sont ensuite éjectés. De cette manière, la turbomachine 1 génère une poussée. Cette poussée peut d’ailleurs être mise au profit d’un aéronef (non représenté) sur lequel la turbomachine 1 est rapportée et fixée.
Dans tout ce qui va suivre, l'amont et l'aval sont définis par rapport au sens d'écoulement normal des gaz à travers la turbomachine 1 en fonctionnement. De même, une direction axiale correspond à la direction de l'axe longitudinal X-X, une direction radiale est une direction qui est perpendiculaire à cet axe longitudinal X-X et qui passe par ledit axe longitudinal X-X, et une direction circonférentielle, ou tangentielle, correspond à la direction d’une ligne courbe plane et fermée, dont tous les points se trouvent à égale distance de l’axe longitudinal X-X. Enfin, et sauf précision contraire, les termes «interne (ou intérieur)» et «externe (ou extérieur)», respectivement, sont utilisés en référence à une direction radiale de sorte que la partie ou la face interne (i.e. radialement interne) d'un élément est plus proche de l'axe longitudinal X-X que la partie ou la face externe (i.e. radialement externe) du même élément.
Rotor de soufflante
En référence aux figures 2 à 5, le rotor de soufflante 10 comprend un disque 2 avantageusement fixé à l’extrémité amont de l’arbre basse pression 110, et présentant:
un axe de symétrie généralement confondu avec l’axe longitudinal X-X, et
une surface externe 200 dans laquelle sont formées une pluralité d’empreintes 20, chaque empreinte 20 étant configurée pour recevoir une aube 100 de soufflante 10.
Plus précisément, les aubes 100 sont, de préférence, chacune emmanchée par leur pied dans une des empreintes 20. Les empreintes 20 assurent ainsi le maintien radial des aubes 100 sur le disque 2.
Dans un mode de réalisation, le disque 2 comprend une jante annulaire 22 prolongée à l’amont par une lèvre annulaire 23. La lèvre 23 comprend avantageusement une gorge annulaire 230 formée dans la surface externe 200 du disque 2.
Le disque 2 comprend en outre un ergot de disque 232 faisant saillie de la surface externe 200 du disque 2.
Avantageusement, la lèvre 23 comprend une pluralité d’ergots de disque 232, faisant saillie de la surface externe 200 du disque 2, et séparés deux à deux par des festons de disque 234. Dans cette variante, les ergots de disque 232 et les festons de disque 234 forment ensemble une couronne crénelée 236, coaxiale avec l’axe de symétrie X-X, et située en amont de la gorge 230.
L’ergot de disque 232, de préférence chaque ergot de disque 232, présente une surface amont 2320, et une surface externe 2322 avantageusement délimitée par une bordure amont chanfreinée 2324.
En outre, le rotor de soufflante 10 comprend un flasque annulaire 3 rapporté et fixé coaxialement sur l’extrémité amont du disque 2, au niveau de la lèvre 23. De préférence, le flasque 3 présente un axe de symétrie confondu avec l’axe de symétrie X-X du disque 2 une fois rapporté et fixé sur celui-ci. Le flasque 3 est configuré pour empêcher un mouvement d’au moins une aube 100 par rapport au disque 2, le mouvement étant de préférence axial, c’est-à-dire un mouvement de l’aube 100 dans une direction parallèle à l’axe de symétrie X-X du disque 2, les empreintes 20 s’étendant généralement dans une direction parallèle à l’axe de symétrie X-X du disque 2. Ceci n’est toutefois pas limitatif, puisque les empreintes 20 peuvent également s’étendre dans une direction qui n’est pas parallèle à l’axe de symétrie X-X du disque 2.
Le flasque 3 présente de préférence une surface interne 300 faisant face à la surface externe 200 du disque 2.
Dans un mode de réalisation, le flasque 3 comprend une pluralité d’ergots de flasque 332, faisant saillie de la face interne 300 du flasque 3, et séparés deux à deux par des festons de flasque (non représentés). Avantageusement, les ergots de flasque 332 et les festons de flasque forment ensemble une bride annulaire crénelée 334 coaxiale avec l’axe de symétrie X-X. De préférence, les ergots de flasque 332 et les festons de flasque présentent en outre une forme sensiblement complémentaire de la forme des ergots de disque 232 et des festons de disque 234. En effet, les ergots de flasque 332 sont avantageusement configurés pour coopérer avec la gorge 230 et les ergots de disque 232 pour craboter le flasque 3 sur le disque 2.
Ainsi, le montage et le démontage du flasque 3 sur le disque 2 sont de préférence réalisés par crabotage. Pour ce faire, les ergots de flasque 332 sont mis en regard des festons de disque 234, puis le flasque 3 et le disque 2 sont mis en translation axiale l’un par rapport à l’autre jusqu’à ce que la bride de flasque 334 s’étende dans la gorge 230. Le flasque 3 et le disque 2 sont ensuite mis en rotation l’un par rapport à l’autre dans une direction circonférentielle jusqu’à ce que chacun des ergots de flasque 332 soient mis en regard des ergots de disque 232 de sorte à être en appui axial les uns sur les autres. Ceci assure un montage et un démontage simple, efficace, rapide, et ne nécessitant pas d’outils de fixation ou de moyens de fixations lourds et coûteux.
Ainsi, la surface d’externe 2322 d’au moins un ergot de disque 232 est avantageusement en contact avec la surface interne 300 du flasque 3. Ceci permet notamment d’assurer le centrage du flasque 3 autour de l’axe de symétrie X-X et sur le disque 2, de sorte à éviter l’apparition de balourd. Plus précisément, la surface interne 300 du flasque 3 comprend, dans une variante de réalisation:
une première partie 3001 inclinée par rapport à l’axe de symétrie X-X, et
une deuxième partie 3002 en contact avec la surface externe 2322 de l’ergot de disque 232.
Comme visible sur la figure 3, dans un mode de réalisation, la bordure amont chanfreinée 2324 et la surface interne du flasque 300 forment ensemble un coin 30.
Amortisseur 4
Toujours en référence aux figures 2 à 5, un amortisseur 4 est rapporté entre le flasque 3 et la surface amont 2320 d’au moins un ergot de disque 232. L’amortisseur 4 est configuré pour amortir un déplacement du flasque 3 par rapport au disque 2 dans un plan orthogonal à l’axe de symétrie X-X. En d’autres termes, l’amortisseur 4 augmente la rigidité tangentielle de l’ensemble formé par le flasque 3 et le disque 2. Ainsi, même dans l’environnement vibratoire propre à la soufflante 10 en fonctionnement, les mouvements tangentiels du flasque 3 par rapport au disque 2 sont limités, voire supprimés, si bien que la deuxième partie 3002 de surface interne 300 du flasque 3 et la surface externe 2322 des ergots de disque 232 ne s’usent plus.
Plus précisément, lorsque le rotor de soufflante10 est mis en rotation, l’amortisseur 4 est soumis à un effort centrifuge. L’amortisseur 4 est alors avantageusement reçu dans le coin 30.
Comme visible sur la figure 3, dans un mode de réalisation, l’amortisseur 4 est en contact surfacique avec la surface interne 300 du flasque 3 et la surface amont 2320 de l’ergot de disque 232. Ceci permet notamment d’améliorer la rigidification, notamment tangentiel, de l’ensemble formé par le disque 2 et la jante 3. Dans une variante avantageuse, la première partie 3001 de surface interne 300 du flasque 3 est configurée pour venir en contact avec l’amortisseur 4 de sorte à guider ce-dernier vers le coin 30 lors d’une mise en rotation du rotor de soufflante 10.
L’amortisseur 4 est avantageusement en matériau élastomère afin de pouvoir se dilater radialement sous l’effet des efforts centrifuges tout en étant suffisamment raide pour assurer l’amortissement des mouvements tangentiels relatifs du flasque 3 et du disque 2 l’un par rapport à l’autre.
En référence aux figures 2 à 5, dans un mode de réalisation, l’amortisseur 4 est continu sur au moins une périphérie du disque 2, voire sur toute la périphérie du disque 2 de sorte à être annulaire. Ceci assure une meilleure répartition des efforts tangentiels autour de l’axe de symétrie X-X. Alternativement, l’amortisseur 4 est segmenté et comprend une pluralité de segments d’amortisseurs répartis autour de l’axe de symétrie X-X, par exemple équirépartis autour de cet axe de symétrie X-X. De cette manière, l’amortisseur 4 est moins coûteux, tout en conservant une efficacité de rigidification.
Dans un mode de réalisation, l’amortisseur 4 comprend une pluralité d’ergot d’amortisseur 432 séparés deux à deux par des festons d’amortisseur 434. De plus, au moins un ergot d’amortisseur 432 présente:
une surface externe 4320 venant en contact avec la première partie 3001 de surface interne 300 du flasque 3, et
une surface aval 4322 venant en contact avec la surface amont 2320 d’un ergot de disque 232 correspondant.
Dans le mode de réalisation illustré sur les figures 4 à 6, l’amortisseur 4 est annulaire et comprend autant d’ergots d’amortisseur 432 et de festons d’amortisseur 434 que le disque 2 présente d’ergots de disque 232 et de festons de disque 234, et que le flasque 3 présente d’ergots 332 et de festons de flasque. Ceci facilite le montage du rotor de soufflante 10. L’amortisseur 4 est en effet rapporté sur le disque 2 avant le flasque 3, les ergots d’amortisseur 432 étant mis en regard des ergots de disque 232. Le flasque 3 est ensuite rapporté et fixé sur le disque 2 par crabotage.
En tout état de cause, l’amortisseur 4 ne modifie ni la géométrie ni le fonctionnement du rotor de soufflante 10. Il est également à noter que l’amortisseur 4 peut également être rapporté au sein d’un rotor de soufflante d’une turbomachine différente de celle illustrée en figure 1, telle qu’une turbomachine à réducteur ou une turbomachine triple-corps.

Claims (10)

  1. Ensemble pour turbomachine (1) comprenant:
    un disque (2) présentant un axe de symétrie (X-X) et une surface externe (200) dans laquelle sont formées une pluralité d’empreintes (20), chaque empreinte (20) étant configurée pour recevoir une aube (100), ledit disque (2) comprenant en outre un ergot de disque (232), ledit ergot de disque (232) faisant saillie de la surface externe (200) du disque (2) et présentant une surface amont (2320), l’amont et l’aval étant définis par rapport au sens d’écoulement des gaz au sein de la turbomachine (1) en fonctionnement, ainsi qu’une surface externe (2322), et
    un flasque (3) rapporté et fixé sur le disque (2) de sorte à ce que la surface externe (2322) de l’ergot de disque (232) soit en contact avec le flasque (3), le flasque (3) étant en outre configuré pour empêcher un mouvement d’au moins une aube (100) par rapport au disque (2),
    l’ensemble étant caractérisé en ce qu’il comprend en outre un amortisseur (4) rapporté entre le flasque (3) et la surface amont (2320) de l’ergot de disque (232), l’amortisseur (4) étant configuré pour amortir un déplacement du flasque (3) par rapport au disque (2) dans un plan orthogonal à l’axe de symétrie (X-X).
  2. Ensemble selon la revendication 1, dans lequel le flasque (3) présente une surface interne (300) faisant face à la surface externe (200) du disque (2), ladite surface interne (300) comprenant:
    une première partie (3001) inclinée par rapport à l’axe de symétrie (X-X) et configurée pour venir en contact avec l’amortisseur (4), et
    une deuxième partie (3002) en contact avec la surface externe (2322) de l’ergot de disque (232).
  3. Ensemble selon l’une des revendications 1 et 2, dans lequel la surface externe (2322) de l’ergot de disque (232) est délimitée par une bordure amont chanfreinée (2324) de sorte à ce que la bordure amont chanfreinée (2324) et le flasque (3) forment ensemble un coin (30) configuré pour recevoir l’amortisseur (4) lorsque l’ensemble est soumis à un effort centrifuge.
  4. Ensemble selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel l’amortisseur (4) est en contact surfacique avec le flasque (3) et l’ergot de disque (232).
  5. Ensemble selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel:
    le disque (2) comprend une pluralité d’ergots de disque (232) séparés deux à deux par des festons de disque (234) formant ensemble une couronne (236) coaxiale avec l’axe de symétrie (X-X), une gorge annulaire (230) étant formée dans la surface externe (200) du disque (2), en aval de la couronne (236),
    le flasque (3) comprend une pluralité d’ergots de flasque (332) séparés deux à deux par des festons de flasque formant ensemble une bride (334) coaxiale avec l’axe de symétrie (X-X), et
    les ergots de flasque (332) étant configurés pour coopérer avec la gorge annulaire (230) et les ergots de disque (232) pour craboter le flasque (3) sur le disque (2).
  6. Ensemble selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel l’amortisseur (4) comprend un matériau élastomère.
  7. Ensemble selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel l’amortisseur (4) est continu sur une périphérie du disque (2), ou est segmenté et comprend une pluralité de segments d’amortisseurs répartis autour de l’axe de symétrie (X-X).
  8. Ensemble selon la revendication 7, dans lequel l’amortisseur (4) comprend en outre une pluralité d’ergots d’amortisseur (432) séparés deux à deux par des festons d’amortisseur (434), au moins un ergot d’amortisseur (432) présentant:
    une surface externe (4320) venant en contact avec le flasque (3), et
    une surface aval (4322) venant en contact avec la surface amont (2320) de l’ergot de disque (232).
  9. Turbomachine (1) comprenant un ensemble selon l’une des revendications 1 à 8.
  10. Aéronef comprenant une turbomachine (1) selon la revendication 9.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6910866B2 (en) * 2002-09-18 2005-06-28 Snecma Moteurs Controlling the axial position of a fan blade
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US20140356134A1 (en) * 2012-04-24 2014-12-04 General Electric Company Dampers for fan spinners of aircraft engines
FR3014151A1 (fr) 2013-11-29 2015-06-05 Snecma Soufflante, en particulier pour une turbomachine

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