Brevet FR2092118A1 — publié le 19720121

156W 2092118 La présente invention concerne le perfectionnement des rotors de turbines à gaz et plus particulièrement des rotors portant des ailettes des cqmpresseurs et des turbines à écoulement axial des moteurs à turbines à gaz» 5 Les rotors a ailettes des turbomachine» à écoulement axial constituent; les dispositifs de montage pour les ailettes dépassant radialement. En général, les ailettes sont fixées par des queues des ailettes qui sont engagées dans des encoches en queue d'aronde du rotor. Quand les ailettes sont assemblées, 10 l'ensemble du rotor doit comporter entre les ailettes une surface de révolution lisse définissant la limite intérieure du courant de gaz. Des ailes dépassant dans les sens opposés, appelées les plateaux, sont fréquemment formées sur les ailettes pour constituer la surface dfécoulement du courant» Il a été constaté que le3 15 plateaux formés sur les ailettes augmentent la charge des queues du fait- du poids mort quand le rotor fonctionne à grande vitesse. Ces plateaux sont formés d'une seule pièce avec le rotor ou sont des plaques séparées. Le poids des plateaux, que les plateaux se trouvent sur 20 les ailettes ou sur le rotor lui-même, augmente les forces centrifuges agissant sur le rotor et nécessite une augmentation de la masse et du poids du rotor pour qu'il supporte ces forces sans que la matière du rotor soit soumise à des contraintes excessives. Bien entendu, le poids est un facteur critique pour un moteur 25 destiné à la propulsion d'un aéronef. Le poids du plateau devient particulièrement appréciable quand le rotor comporte des disques ayant des rainures ou des encoches en queue d'aronde espacées sur le pourtour et avec une variation importante du diamètre des plateaux entre le côté 30 d'entrée et le côté de sortie des plateaux. La présente invention a pour objet un rotor perfectionné pour turbomachine du type considéré ci-dessus, dans lequel les plateaux ont un poids minimal et une intégrité structurale assurée. Un rotor de turbomachine selon l'invention comprend 35 au moins un disque comportant une couronne périphérique venue de matière. Le pourtour de la partie structurale de la couronne se termine à côté et légèrement à l'extérieur des cols des encoches 71 15648 2092118 en queue d'aronde» Des plateaux relativement minces sont formés entre les encoches voisineso Les plateaux sont inclinés à l'extérieur d'un côté de la couronne à l'autre et la partie intérieure de chaque plateau est venue de matière avec un côoé de la couronne. 5 Des nervures relativement minces s'étendent, vers l'extérieur à partir de la couronne et raccordent de façon intégrante les autres parties de chaque plateau à la couronnée De préférence, chaque ensemble de nervures comporte une nervure dépassant radialement et s'étendant vers l'extérieur 10 à partir d'un côté de la couronne et une nervure axiale s'étendant à partir de la nervure radiale et à partir de la couronne jusqu'au côté intérieur du plateau., En variante, l'ensemble de nervures peut être formé par deux nervures s'étendait axialement, espacées angulairement et dépassant vers l'extérieur à partir des parties 15 formant ïe col de chaque encoche jusqu'aux plateaux sur toute la largeur de la couronne. Les caractéristiques de l'invention ressortiront plus particulièrement de la description suivante, donnée à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels ï 20 la figure 1 représente schématiquement en élévation et partiellement en coupe un moteur à turbine à gaz ; la figure 2 est une coupe schématique longitudinale d'un rotor selon un mode de mise en oeuvre de l'invention; la figure 3 est une vue en perspective et partiellement 25 en coupe d'une partie d'un disque du rotor de la figure 2 vu du côté aval, et la figure 4 est une vue en perspective et partiellement en coupe d'une partie d'un disque du rotor de la figure 2 selon un autre mode de mise en oeuvre de l'invention» 30 Le moteur à turbine à gaz représenté sur la figure 1 comprend un compresseur à écoulement axial 10, qui refoule l'air comprimé dans une chambre de combustion 12» Cet air assure la combustion du carburant avec production d'un courant annulaire de gaz chaudso' Ce courant de gaz chauds entraîne une turbine 14 35 et peut ensuite échapper à travers une tuyère 16 pour produire une force de propulsion» La turbine 14 comporte un rotor 10 qui est couplé par un arbre 20 au rotor 22 du compresseur» 71 156^8 2092118 La figure 2 représente plus en détail une partie de rotor 22. Un extrémité d'arbre 24 supporte 1*extrémité amont du rotor. Cette extrémité d'arbre est d'une seule "pièce avec une partie en cône 26 qui est fixée par des boulons 29 à deux éléments 5 d'espacement 28 et 30. L'élément d'espacement 28' est formé d'une seule pièce avec un disque de premier étage 32 du rotor et l'élément d'espacement conique 30 est d'une seule pièce avec un disque de second étage 34» Le reste du rotor peut être construit d'une façon similaire, avec des ailettes b dépassant radialement 10 en rangées ou étages circulaires. La figure 3 représente plus en détail le disque de second étage 34. Le disque comporte une couronne 36 dans laquelle sont usinées des encoches en queue d'aronde 38.' Les encoches 38 reçoivent les talons des queues des ailettes b. Les forces cen-15 trifuges radiales élevées exercées par les ailettes sont transmises à partir des encoches 38 dans la couronne 36 et ensuite dans les parties intérieures du disque 34» En tant qu'élément de structure supportant ces forces radiales, la couronne 36 se termine au-dessus et au voisinage immédiat des cols n des ènco-20 ches 38. Des parties formant des plateaux relativement minces sont formées entre les encoches 38, ces plateaux étant inclinés vers l'extérieur à partir du côté-entrée de la couronne vers le côté sortie. Du côté entrée, les plateaux 40 sont venus de matière avec la couronne 36. Du côté sortie des plateaux 40 sont raccor-25 dés à la couronne 36 par des nervures radiales relativement minces 42. Les plateaux 40 sont aussi raccordés à la couronne 36 par des nervures 44 disposées dans la direction axiale du" rotor et au milieu des plateaux. La couronne peut de plus être allégée par des cavités 46 30 s'étendant dans la direction axiale du rotor entre les paires d'encoches 38. En variante, ainsi que le montre la figure 4, les plateaux 40 peuvent être raccordés à la couronne par des parties du côté amont venues de matière avec la couronne 36 et par deux 35 nervures minces 48 disposées dans la direction axiale du rotor et dépassant vers l'extérieur des cols n des encoches 38 de la couronne. 71 15648 2092118 En réduisant les parties de structure de la couronne de la façon décrite et en raccordant les plateaux 40 pour former une seule pièce par les nervures venues de matière, le passage d'écoulement désiré est établi à travers la partie à ailettes du rotor avec un minimum de charge par force centrifuge sur le disque et avec un minimum de poidso Bien entendu, la description qui précède n'est pas limitative et lîinvention peut être mise en oeuvre suivant d'autres variantes sans que l'on sorte de son cadre<> 71 15648 2092118 REVENDICATIONS 10 Rotor à ailettes pour turbomachine caractérisé par au moins une partie formant un disque, une couronne périphérique venue de matière avec le disque, des encoches en queue dfarcnde formées dans la direction axiale du rotor dans la couronne, les 5 cols des encoches étant situés en dessous et à proximité immédiate du pourtour extérieur de la couronne, un plateau entre chaque paire d'encoches, les plateaux étant relativement minces et étant inclinés vers 1*extérieur d'un côté à l'autre côté de la couronne, la partie intérieure de chaque plateau étant venue de matière 10 avec un côté de la couronne, et des nervures relativement minces dépassant vers I*extérieur de la couronne et étant raccordées' à d'autres parties de chaque plateau pour former un ensemble d'une seule pièceo 2. Rotor selon la revendication 1, caractérisé en ce que 15 les nervures forment des rebords disposés dans le sens circulaire entre le col de chaque encoche à partir du second côté de la couronne jusqu'au plateau, et par une nervure médiane venue de matière s*étendant dans la direction axiale entre la nervure s®étendant dans le sens circulaire et à partir de l'autre côté 20 de la couronne vers le côté intérieur du plateau, les nervures axiales étant situées d'une façon générale centralement par rapport au plateau» 3. Rotor selon la revendication 1, caractérisé en ce que la nervure pour chaque plateau est constituée par deux nervures 25 espacées dans le sens circulaire et sTétendant dans la direction axiale du rotor vers l'extérieur à partir des cols des encoches jusqu'au plateau et sur toute la largeur de la couronne. 4o Rotor selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par une cavité d'allégement s'étendant dans la direc-30 tion-axiale du rotor entre chaque paire d'encoches»