FR3121171A1 - Rotor de soufflante pour une turbomachine - Google Patents

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Abstract

L’invention concerne un ensemble pour un rotor de soufflante (2) apte à être mobile en rotation autour d’un axe (X), comportant un disque (17) comprenant des alvéoles (16) débouchant en périphérie radialement externe du disque (17), des aubes (12) comprenant des pieds (13) montés dans lesdits alvéoles (16) et des plates-formes (14) définissant une partie d’une surface interne d’une veine (25) d’écoulement des gaz, une virole amont (20) comportant une partie annulaire radialement externe (20a) s’étendant à l’amont dans le prolongement des plates-formes (14) des aubes (12) et une partie radialement interne (20d), une virole aval (23) comportant une partie annulaire radialement externe (23a) s’étendant à l’aval dans le prolongement des plates-formes (14) des aubes (12) et une partie radialement interne (23c) , la partie radialement interne (20d, 23c) de la virole amont (20) et/ou de la virole aval (23) étant intercalé radialement entre au moins un pied (13) d’aube (12) et une surface de fond (19) de l’alvéole (16) correspondante. Figure à publier avec l’abrégé : [Fig. 4]

Description

Rotor de soufflante pour une turbomachine
Domaine technique de l’invention
L’invention concerne un rotor de soufflante pour une turbomachine, notamment pour un turboréacteur ou un turbopropulseur d’aéronef.
Etat de la technique antérieure
La illustre une turbomachine 1 de l’art antérieur, en particulier un turboréacteur 1 à double flux, destinée à équiper un aéronef, en particulier un avion. La turbomachine 1 s’étend selon un axe X et comporte, d’amont en aval dans le sens de circulation des gaz, 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. Les compresseurs basse et haute pression 3, 4, la chambre de combustion 5 et les turbines haute et basse pression 6, 7 sont situées dans une veine dite primaire 8.
Les termes amont et aval sont définis par rapport au sens de circulation des gaz au sein de la turbomachine 1. Les termes axial, radial et circonférentiel sont définis par rapport à l’axe X de la turbomachine 1.
Une veine 9 dite secondaire s’étend autour de la veine primaire 8, en aval de la soufflante 2. Une rangée annulaire d’aubes directrices 10 est située au niveau de la veine secondaire 9, ces aubes directrices 10 formant un aubage directeur de sortie ou O.G.V. (Outlet Guide Vane, en anglais). La veine secondaire 9 est délimitée radialement à l’extérieur par une nacelle 11.
Comme illustré aux figures 2 et 3, un rotor de soufflante 2 comporte classiquement des aubes 12 de soufflante comportant chacune, radialement de l’intérieur vers l’extérieur, un pied 13, une plate-forme 14 et une pale 15. Le pied 13 de chaque aube 12 est monté avec jeu dans un alvéole 16 d’un disque 17 de soufflante et est maintenu en position par l’intermédiaire d’une cale 18 montée entre le pied 13 et le fond 19 de l’alvéole 16.
La cale 18 permet le maintien de l’aube 12 lorsque celle-ci n’est pas soumise aux efforts centrifuges, par exemple en cas d’arrêt de la turbomachine 1. La cale 18 peut également présenter une fonction d’amortissement et de protection, en particulier en vue d’absorber un choc dû à une ingestion d’un corps étranger dans la turbomachine, de façon à éviter la rupture de l’aube de soufflante.
L’utilisation de telles cales est notamment connue des documents FR 2 746 456, EP 1 693 551, FR 2 918 129, FR 2 978 796.
Comme illustré à la , le pied d’aube 13 et la cale 18 sont maintenus dans l’alvéole 16 du disque 17, à l’amont, par l’intermédiaire d’une virole amont 20 située axialement entre un cône 21 de la soufflante 2 et le pied d’aube 13, et par l’intermédiaire d’un verrou amont 22 situé entre la virole amont 20, d’une part, et le pied d’aube 13 et la cale 18, d’autre part. Par ailleurs, le pied d’aube 13 et la cale 18 sont maintenus dans l’alvéole 16 du disque 17, à l’aval, par l’intermédiaire d’une virole aval 23 et d’un tambour 24 du compresseur basse pression.
La surface radialement interne de la veine d’écoulement 25 du flux d’air entrant dans la turbomachine 1 est définie, de l’amont vers l’aval, par le cône 21, la virole amont 20, les plates-formes 14 des aubes 12 et la virole aval 23.
L’utilisation de cales 18 est un bon compromis entre la facilité de montage sur le disque 17 de soufflante 2 lors de l’assemblage de la turbomachine 1 et la force de maintien exercée sur l’aube 12. Ces cales 18 représentent cependant un coût supplémentaire lié au temps de conception, de production, et à la nécessité de gérer des références additionnelles de pièces à approvisionner.
Présentation de l’invention
Afin de remédier à cet inconvénient, l’invention propose un ensemble pour un rotor de soufflante apte à être mobile en rotation autour d’un axe X, comportant un disque comprenant des alvéoles débouchant en périphérie radialement externe du disque, des aubes comprenant des pieds montés dans lesdits alvéoles et des plates-formes définissant une partie d’une surface interne d’une veine d’écoulement des gaz, une virole amont comportant une partie annulaire radialement externe s’étendant à l’amont dans le prolongement des plates-formes des aubes et une partie radialement interne, une virole aval comportant une partie annulaire radialement externe s’étendant à l’aval dans le prolongement des plates-formes des aubes et une partie radialement interne, la partie radialement interne de la virole amont et/ou de la virole aval étant intercalé radialement entre au moins un pied d’aube et une surface de fond de l’alvéole correspondante.
La virole amont et/ou la virole aval assure alors le rôle de cale, de sorte qu’il n’est pas nécessaire de prévoir l’utilisation d’une cale distincte, ce qui permet de limiter les coûts liés aux contraintes détaillées précédemment.
La virole amont et/ou la virole aval peut être annulaire et peut être formée d’une seule pièce ou peut être segmentée, c’est-à-dire formée de segments annulaires qui, mis bout-à-bout forme un anneau.
La partie interne de la virole amont peut être intercalée entre l’extrémité amont du pied d’aube et la surface de fond de l’alvéole correspondante.
La partie interne de la virole aval peut être intercalée entre l’extrémité aval du pied d’aube et la surface de fond de l’alvéole correspondante.
La partie interne de la virole amont, ou respectivement de la virole aval, peut être réalisée dans le même matériau que la partie externe de la virole amont, ou respectivement de la virole aval.
La partie interne de la virole amont, ou respectivement de la virole aval, peut être réalisée, au moins en partie, dans un matériau différent de la partie externe de la virole amont, ou respectivement de la virole aval.
Au moins une zone de la partie interne de la virole amont ou de la virole aval peut former un élément d’amortissement et de protection.
L’élément d’amortissement et de protection peut être obtenu par une zone réalisée en un matériau différent du reste de la virole correspondante, par exemple par une zone en matériau élastomère.
La virole et/ou la virole aval peut comporter une partie s’étendant radialement reliant la partie radialement externe et la partie radialement interne, le pied de l’aube étant apte à venir axialement en appui sur ladite partie radiale.
La zone radiale de la virole amont assure ainsi la fonction du verrou amont de l’art antérieur.
Au moins une zone de la partie radiale de la virole amont ou de la virole aval peut former un élément d’amortissement et de protection. Cet élément d’amortissement et de protection peut être obtenu par une zone réalisée en un matériau différent du reste de la partie radiale correspondante, par exemple par une zone en matériau élastomère.
L’invention concerne également un rotor de soufflante pour une turbomachine, comportant un ensemble du type précité.
L’invention concerne également une turbomachine comportant un rotor de soufflante du type précité.
La turbomachine peut être un turboréacteur ou un turbopropulseur.
L’invention concerne également un aéronef comportant au moins une turbomachine du type précité. L’aéronef peut être un avion.
Brève description des figures
est une vue schématique en coupe axiale d’une turbomachine de l’art antérieur,
est une vue schématique en coupe axiale d’une partie d’un rotor de soufflante de l’art antérieur,
est une vue schématique en coupe selon un plan radial illustrant une cale montée entre un pied d’aube et le fond d’un alvéole d’un disque de soufflante, conformément à l’art antérieur,
est une vue schématique en coupe axiale d’une partie d’un rotor de soufflante selon une forme de réalisation de l’invention.
Description détaillée de l’invention
La illustre une partie d’un rotor de soufflante 2 destiné à une turbomachine d’aéronef, selon une forme de réalisation de l’invention.
Le rotor de soufflante 2 est destiné à être mobile autour d’un axe qui est confondu avec l’axe X de la turbomachine 1. Le rotor de soufflante 2 comporte des aubes 12 de soufflante 2 comportant chacune, radialement de l’intérieur vers l’extérieur, un pied 13, une plate-forme 14 et une pale 15. Le pied 13 de chaque aube 12 est monté avec jeu dans un alvéole 16 d’un disque 17 de soufflante 2.
Le pied 13 d’aube 12 est maintenu dans l’alvéole 16 du disque 17, à l’amont, par l’intermédiaire d’une virole amont 20 située axialement entre un cône 21 de la soufflante 2 et le pied 13 d’aube 12, et à l’aval, par l’intermédiaire d’une virole aval 23 et d’un tambour 24 du compresseur basse pression 3.
La virole amont 20 comporte une partie annulaire radialement externe 20a de forme tronconique, assurant une continuité de surface entre la surface externe 21a du cône 21 et avec les plates-formes 14 des aubes 12, une bride radiale amont 20b, une partie annulaire radiale aval 20c et des parties radialement interne 20d formant des cales et s’étendant chacune depuis l’extrémité radialement interne de la partie radiale aval 20c. La bride 20b et la partie annulaire radiale 20c s’étendent chacune dans un plan radial. Les parties internes 20d s’étendent chacune axialement entre l’extrémité amont d’un pied 13 et la surface de fond 19 de l’alvéole 16 correspondante.
La bride amont 20b est fixée à l’extrémité aval du cône 21.
La partie radiale aval 20c peut comporter un ou plusieurs éléments d’amortissement et de protection 20e, par exemple en matériau élastomère, destiné à l’appui de la face radiale amont de chaque pied 13 d’aube 12.
Par ailleurs, chaque partie interne 20d comporte un élément d’amortissement et de protection 20e, par exemple en matériau élastomère, destiné à l’appui de la partie amont de l’extrémité radialement interne du pied 13.
Chaque éléments 20 peut également être réalisé, au moins en partie sous la forme d’un nid d’abeille en aluminium protégé par exemple par un cliquant métallique.
La virole aval 23 comporte une partie annulaire radialement externe 23a de forme tronconique, assurant une continuité de surface avec les plates-formes 14 des aubes 12, une partie radiale amont 23b et une partie radiale aval 23d s’étendant radialement vers l’intérieur depuis la partie externe 23a, et des parties radialement internes 23c formant des cales et s’étendant axialement vers l’amont depuis l’extrémité radialement interne de la partie radiale 23b.
Les parties internes 23c s’étendent chacune axialement entre l’extrémité aval d’un pied 13 et la surface de fond 19 de l’alvéole 16 correspondante.
Par ailleurs, chaque partie interne 23c comporte un élément d’amortissement et de protection 23e, par exemple en matériau élastomère, destiné à l’appui de la partie aval de l’extrémité radialement interne du pied 13. Cet élément 23e peut également être réalisé, au moins en partie sous la forme d’un nid d’abeille en aluminium protégé par exemple par un cliquant métallique.
Un tambour 24 de compresseur basse pression, coopérant avec l’extrémité libre de la partie radiale aval 23d de la virole aval 23, comporte une extrémité radiale amont 24a venant en appui contre la face aval radial du disque 17.
Les parties internes 20d, 23c de la virole amont 20 et de la virole aval 23 forment des cales comblant les jeux entre les pieds 13 des aubes 12 et les alvéoles 13 du disque 17, de façon à assurer le maintien de l’aube 12 lorsque celle-ci n’est pas soumise aux efforts centrifuges, par exemple en cas d’arrêt de la turbomachine 1. Les éléments d’amortissement et de protection 20e, 23e permettent en outre d’absorber un choc dû à une ingestion d’un corps étranger dans la turbomachine 1, par exemple, de façon à éviter la rupture de l’aube 12 de soufflante 2.
Une telle structure permet de s’affranchir de l’utilisation de cales indépendantes, distinctes des viroles 20, 23, de manière à limiter les coûts.
Par ailleurs, le fait de retenir à l’aval le pied 13 à l’aide de la virole aval 23 permet d’éviter l’usure du tambour 24, le tambour 24 étant plus massif et plus complexe, et donc plus onéreux à remplacer en cas d’usure.
Le fait d’utiliser une partie formant une cale amont 20d et une partie formant une cale aval 23c permet de pouvoir opter si nécessaire sur des conceptions différentes pour ces deux parties, et ainsi les adapter plus finement aux sollicitations mécaniques de la zone concernée.
Selon une variante non représentée, la fonction de cale pourrait être assurée par l’une seule des viroles amont et aval 20, 23, la partie interne 20d, 23c de la virole concernée 20, 23 s’étendant alors sur une plus grande dimension axiale, par exemple sur la majeure partie ou la totalité de la dimension axiale du pied 13 d’aube concernée.

Claims (9)

  1. Ensemble pour un rotor de soufflante (2) apte à être mobile en rotation autour d’un axe (X), comportant un disque (17) comprenant des alvéoles (16) débouchant en périphérie radialement externe du disque (17), des aubes (12) comprenant des pieds (13) montés dans lesdits alvéoles (16) et des plates-formes (14) définissant une partie d’une surface interne d’une veine (25) d’écoulement des gaz, une virole amont (20) comportant une partie annulaire radialement externe (20a) s’étendant à l’amont dans le prolongement des plates-formes (14) des aubes (12) et une partie radialement interne (20d), une virole aval (23) comportant une partie annulaire radialement externe (23a) s’étendant à l’aval dans le prolongement des plates-formes (14) des aubes (12) et une partie radialement interne (23c) , la partie radialement interne (20d, 23c) de la virole amont (20) et/ou de la virole aval (23) étant intercalé radialement entre au moins un pied (13) d’aube (12) et une surface de fond (19) de l’alvéole (16) correspondante.
  2. Ensemble selon la revendication précédente, dans lequel la partie interne (20d) de la virole amont (20) est intercalée entre l’extrémité amont du pied (13) d’aube (12) et la surface de fond (19) de l’alvéole (16) correspondante.
  3. Ensemble selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la partie interne de la virole aval (23) est intercalée entre l’extrémité aval du pied (13) d’aube (12) et la surface de fond (19) de l’alvéole (16) correspondante.
  4. Ensemble selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la partie interne (20d) de la virole amont (20), ou respectivement de la virole aval (23), est réalisée dans le même matériau que la partie externe (20a) de la virole amont (20), ou respectivement de la virole aval (23).
  5. Ensemble selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel la partie interne (20a) de la virole amont (20), ou respectivement de la virole aval (23), est réalisée, au moins en partie, dans un matériau différent de la partie externe (23a) de la virole amont (20), ou respectivement de la virole aval (23).
  6. Ensemble selon l’une des revendications précédentes, dans lequel au moins une zone de la partie interne (20d, 23c) de la virole amont (20) ou de la virole aval (23) forme un élément d’amortissement et de protection (23e).
  7. Ensemble selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la virole amont (20) et/ ou la virole aval (23) comporte une partie s’étendant radialement (20c, 23b) reliant la partie radialement externe (20a, 23a) et la partie radialement interne (20d, 23c), le pied (13) de l’aube (12) étant apte à venir axialement en appui sur ladite partie radiale (20c, 23b).
  8. Rotor de soufflante (2) pour une turbomachine (1), comportant un ensemble selon l’une des revendications précédentes.
  9. Turbomachine (1) comportant un rotor de soufflante (2) selon la revendication précédente.
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