Brevet FR2116516A1 — publié le 19720713

71*3404 1 2li6516 La présente invention est relative aux rotors des turboréacteurs, et elle concerne plus particulièrement un disque de rotor destiné à supporter les aubes d'un ventilateur à pas variable appartenant à un tel moteur. 5 Conformément à la présente invention, on prévoit un ro tor annulaire pour supporter une pluralité d'aubes qui sont pivotantes autour de leur axe longitudinal, ce rotor étant caractérisé par le fait qu'il comporte deux parois annulaires espacées l'une de l'autre et de forme ondulée, de sorte qu'à leurs extré-10 mités radialement extérieures elles se rencontrent et s*éloignent l'une de l'autre alternativement, pour délimiter ainsi une pluralité d'anneaux angulairement espacés les uns des autres, constituant des ouvertures destinées à recevoir des portées dans lesquelles les pieds des aubes sont supportés, chaque paroi compor-15 tant à son extrémité radiale intérieure un disque annulaire orienté radialement, chaque disque étant ainsi disposé que le plan transversal qui contient le centre de gravité du demi anneau, à l'extrémité radialement extérieure de la paroi correspondante, passe par ce disque. 20 Par plan transversal, on entend un plan normal à l'axe principal du rotor. les parois présentent une forme ondulée qui est plus prononcée à la périphérie du rotor radialement extérieure, la hauteur des ondulations diminuant avec le rayon jusqu'à ce que 25 ces parois deviennent planes, pour se raccorder aux disques. Ainsi, les charges centrifuges créées dans les anneaux, lors de la rotation du rotor, sont transmises aux disques sous forme de forces essentiellement de traction exercées dans les parois, avec des moments de flexion minimals, et les charges axiales oceasion-30 nées par la disposition non radiale des parois sont pratiquement équilibrées, dans l'ensemble du rotor . En donnant au rotor la forme ci-dessus précisée, chaque portée recevant un pied d'aube est soutenue tout autour de sa circonférence, par un support dont la rigidité est pratiquement 25 uniforme ou constante. Une bride cylindrique dirigée axialement peut être prévue sur chaque paroi, immédiatement à l'extérieur du point où les parois se raccordent aux disques, en vue d'empêcher la transmission de charges non radiales jusque dans les disques. 40 Le rotor peut être fait en deux moitiés qui se raccorde 71 "43*04 2 2116516 ront suivant un plan transversal diamétral et, grâce à une telle construction, la projection vers l'intérieur de l'inclinaison de chaque paroi, dans une section axiale quelconque du rotor, peut passer par le centroïde du disque. 5 Toujours suivant l'invention, on prévoit un rotor à au bes pour un turboréacteur comprenant une pluralité d'aubes de rotor espacées angulairement les unes des autres, montées en vue de pouvoir tourner autour de leur axe longitudinal dans le rotor, pair l'intermédiaire de portées prévues aux pieds des aubes, ce 10 rotor étant caractérisé par le fait qu'il comporte deux parois annulaires espacées l'une de l'autre et de forme ondulée, de façon qu'à leuœ extrémités radialement extérieures elles viennent alternativement se rencontrer et s'éloignent l'une de l'autre, délimitant ainsi une pluralité d'anneaux angulairement es-15 pacés les uns des autres et qui forment des ouvertures destinées à recevoir lesdites portées, chaque paroi comportant à son extrémité radialement intérieure un disque annulaire orienté radialement, chaque disque étant ainsi disposé que le plan transversal qui contient le centre de gravité de la paroi correspondante 20 passe par ce disque. Les anneaux peuvent s'étendre radialement vers ^extérieur pour fournir une hauteur de matière plus importante dans laquelle les portées seront montées . Un exemple de réalisation de l'invention sera notam-25 ment décrit plus en détail, en se référant aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 représente schématiquement un turboréacteur conforme à la présente invention, la figure 2 est une vue en perspective du rotor appar-30 tenant au ventilateur du moteur conforme à la figure 1. la figure 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la figure 2, la figure 4 est une coupe suivant la ligne IV-IV de la figure 3, 35 la figure 5 est une coupe suivant la ligne V-V de la figure 3 et, la figure 6 est encore une coupe suivant la ligne III-III de la figure 2, mais montrant une aube mise en place. En se référant à la figure 1, on voit qu'on a représen-+0 té un turboréacteur comprenant un ventilateur travaillant dans 71 43*04 3 2116516 un conduit, ce moteur logé dans une enveloppe et désigné dans son ensemble par 1, comprenant un compresseur 2, une chambre de combustion 3 et une turbine 4. Ledit moteur n'est pas décrit plus en détail, attendu qu'il ne fait pas par lui-même partie de 5 l'invention. Il fournit des gaz chauds qui sont utilisés pour entraîner un ventilateur 5 disposé dans un conduit 6. Les aubes du ventilateur sont à pas variable, c'est-à-dire qu'elles sont montées sur un rotor de façon à pouvoir tourner autour de leur axe longitudinal de façon à modifier leur angle d'attaque. La 10 rotation est commandée par un mécanisme 7 de changement de pas qui peut être de tout type approprié, et ne sera pas décrit en détail. Au cours de la marche normale du moteur, les aubes du ventilateur sont tournées de façon que leur pas corresponde à 15 une poussée dirigée vers l'avant, et l'air s'écoule dans le conduit de ventilateur 6 vers l'arrière, c'est-à-dire depuis un orifice d'entrée 8 jusqu'à une tuyère de départ 10„ Une partie de cet air est déviée dans un conduit d'entrée 9 ménagé dans l'enveloppe du moteur. Les aubes du ventilateur peuvent tourner jusqu'à 20 une position à laquelle elles créent une poussée dirigée vers l'arrière, position à laquelle l*air s'écoule vers l'avant dans le conduit de ventilateur 6, c'est-à-dire depuis la tuyère 10 vers l'orifice d'entrée 8. En se référant maintenant aux figures 2 à 5„ on voit 25 qu'on a représenté un rotor annulaire sur lequel les aubes de ventilateur sont montées, et qui comporte deux parois 10 et 11 se raccordant, par leurs extrémités dirigées radialement vers l'intérieur, à des disques 12 et 13 orientés radialement0 A leurs extrémités radialement extérieures, les parois se rencontrent et 30 s'écartent alternativement l'une de l'autre, pour former une série d'anneaux 14 circonférentiellement espacés, ces anneaux étant dimensionnés de façon à délimiter des ouvertures 15 destinées à recevoir les portées qui supportent les pieds des aubes, les étranglements 16 entre les anneaux étant constitués par la jonc-35 tion des deux parois. Ces parois sont conformées de façon à venir se raccorder aux disques 12, 13, et à cet effet, elles ont une forme ondulée à leur extrémité radialement extérieure, de façon qu'elles présentent des parties alternativement espacées, au droit du diamè-50 -fcre cie chaque ouverture 15, et elles se rejoignent au droit des 71 43404 4 2116516 étranglements 16. Les figures 4 et 5 montrent des sections transversales passant par les parois, respectivement suivant les lignes IV-IY et V-V de la figure 3, pour-bien montrer la variation d'importan-5 ce des ondulations,lorsque le rayon des coupe diminue, ces ondulations étant maximales aux extrémités radialement extérieures des parois, et nulles immédiatement au-dessus des disques. La figure 3 montre bien que les parois sont inclinées de façon à converger sur lime ligne circonférentielle en passant 10 par un point P. Les contraintes s'exerçant dans les parois comportent par conséquent des composantes axiales en différents points du rotor, qui sont de valeurs différentes. Toutefois, et considérant le rotor dans son ensemble, toutes ces composantes axiales s'équilibrent et localement elles tendent à déformer 15 les disques et à lea écarter de leur forme plane. Il est par conséquent préférable, de ce point de vue, dé faire en sorte que les angles d'inclinaison des parois soient tels que les projections de ces parois vers l'intérieur convergent sur une ligne circonférentielle passant le disque, et de 2o préférence par le centroïde du disque, là où la section du disque est assez importante pour que ce disque supporte la charge. Si le rotor est fait en une seule pièce, toutefois, l'usinage des di«ques pour obtenir les angles préférés d'inclinaison est difficile, mais le problème peut être résolu en pré-25 voyant des brides circonférentielles 17 et 18 orientées axiale-ment, au voisinage de la ligne de points P et qui pourront absorber directement les composantes axiales de la charge, en évitant la transmission de ces composantes jusqu'aux disques. La bride 18 est reliée par l'intermédiaire d'un joint 30 soudé à un arbre 19 destiné à l'entraînement du rotor, et la bride 17 est elle-même reliée à une ogive de nez, non représentée. Les disques sont disposés, grâce à l'inclinaison radiale des parois, sous le centre de gravité de la paroi correspondante, de part et d'autre d'un plan transversal qui passe par l'axe 35 A-A du rotor. Ainsi, les charges radiales dues aux forces centrifuges s'exerçant sur le rotor en fonctionnement sont transmises aux disques simplement sous forme, de charges radiales dans les parois, et les forces de flexion sont ainsi réduites. Dans d'autres exemples de réalisation, les plans radiaux §0 contenant les centres de gfavité des disques peuvent ne pas se 71 43*0* 5 2116516 trouver exactement sous les centres de gravité des parois correspondantes. Le critère, quant au positionnement des disques, est d'obtenir une distribution optimale des contraintes non radiales dans le rotor, qui peuvent varier d'un type de rotor à 5 l'autre. En général, on considère qu'en raison de la largeur du disque, un plan radial passant par le centre de gravité de la paroi, d'un côté de l'axe A-A, passera par le disque correspondant . Dans une variante de réalisation, le rotor peut être fait 10 en deux moitiés pouvant être assemblées l'une à l'autre suivant une ligne circulaire centrée dans le plan médian transversal, au moyen de boulons par exemple. Grâce à une telle construction, la fabrication du rotor est simplifiée et il est possible de faire en sorte que l'angle d'inclinaison de la paroi, dans une 15 section quelconque du tore, soit telle qu'une projection de la paroi vers l'intérieur passe par le disque, au centroïde de celui-ci ou à son voisinage. Les composantes axiales des charges de chaque paroi sont alors transmises aux disques en un point où la section de ce disque est assez granue pour leur résister, 20 e"t les brides 17 et 18 ne sont plus alors nécessaires à cet effet, bien qu'elles puissent être conservées en vue de la fixation d'une ogive de nez d'un côté, et d'un arbre d'entraînement de l'autre côté. La figure 6 représente une coupe passant par le rotor 25 avec une aube mise en place. La disposition particulière adoptée dans cette figure est iBlle que l'aube, ses portées et son mécanisme d'actionnement puissent être assemblés à l'extérieur du rotor, puis introduits dans une ouverture en partant d'une position radialement à l'extérieur du rotor, après quoi la fixation 30 sera achevée par vissage. A cet effet, l'aube 5 forme un pied 20 qui porte un filetage interne 21. Ce filetage 21 est susceptible de recevoir le filetage correspondant d'un boulon 22. Autour du pied de l,aube est disposé un anneau d'espacement 23 qui forme un logement 24 35 pour un joint non représenté. Un écrou 26 entoure l'anneau d'espacement 23 et forme une surface 27 qui coopère avec le joint pour empêcher les fuites de fluide par le joint, une surface 28 qui constitue la couronne extérieure d'un roulement 29, et un filetage 30 qui coopère avec un autre filetage correspondant 40 formé dans l'un des anneaux 14 du rotor. Un second anneau d'espa- 71 k3k0k 6 2116516 cernent 32 ertoure le pied de l'aube et s'étend entre le boulon 22 et l'écrou 26. Ce second anneau comporte une surface 33 qui constitue la couronne intérieure du roulement 29, une surface 34 qui vient buter contre une aurface correspondante de l'anneau 5 d'espacement 23, une première série de crabots 35 coopérant avec des crabots correspondants ménagés sur la portion de pied 20 de l'aube, et une seconde série de crabots 36 coopérant avec une série correspondante de crabots ménagés sur une bague de blocage 37. 10 Pour assembler l'aube et le rotor, l'anneau d'espacement 23, l'écrou 26, le joint 27, le roulement 29 et l'anneau d'espacement 32 sont tout d'abord montés autour du pied de l'aube, pour constituer un sous-ensemble, le boulon 22 est ensuite vissé dans le filetage 21 du pied de l'aube, et ceci bloque tout 15 le sous-ensemble. Celui-ci est ensuite vissé dans le rotor, au moyen de l'écrou 26. La bague de blocage 37 est ensuite mise en place et assure 1'interengagement des crabots 35 de l'anneau d'espacement 23 avec les crabots 40 du boulon, lorsque la partie restante de 20 l'assemblage, qui comporte la transmission d'entraînement du mécanisme de changement de pas, non représenté, est mis en place. Des variantes de réalisation de cet assemblage peuvent être aisément' imaginées, en utilisant le rotor conforme à la présente invention. Par exemple, si ce rotor est fait en deux 25 parties, l'assemblage des aube* pourra être effectué plus facilement sans devoir conformer le pied des aubes de façon à permettre la constitution d'un sous-ensemble qui est ensuite vissé par l'extérieur. Ainsi, l'écrou 26 peut être supprimé dans un tel rotor ce qui entraîne d'autres modifications mineures dans la 30 réalisation. Dans une autre variante de construction, les anneaux peuvent être prolongés radialement de façon à former une pluralité de .cylindres circonférentiellement espacés, partant du rotor et destinés à recevoir les pieds des aubes. Grâce à cette dispo-35 sition, les forces exercées sur les pieds des aubes, dues aux charges centrifuges dans; le rotor et tendant à déformer les ouvertures par traction, peuvent être diminuées. 71 *3404 7 2116516 REVENDICATIONS 1 -Rotor annulaire destiné à supporter une pluralité d'aubes pivotantes autour de leur axe longitudinal, ce rotor étant caractérisé par le fait qu'il comporte deux parois annulaires espacées l'une de l'autre et de forme ondulée, de sorte qu'à leurs extré- 5 mités radialement extérieures elles se rencontrent et s'éloignent l'une de l'autre alternativement, pour délimiter ainsi une pluralité d'anneaux angulairement espacés les uns des autres, constituant des ouvertures destinées à recevoir des portées dans lesquelles les pieds des aubes sont supportés, chaque paroi compor-tant à son extrémité radiale intérieure un disque annulaire orienté radialement, chaque disque étant ainsi disposé que le plan transversal qui contient le centre de gravité du demi-an-neau, à l'extrémité radialement extérieure de la paroi correspondante, passe par ce disque. 15 2 - Rotor suivant la Revendication 1, caractérisé par le fait que les ondulations des parois sont les plus prononcées à la périphérie radialement extérieure du rotor, et diminuent avec le rayon jusqu'à devenir nulles pour se raccorder aux disques. 20 3 - Rotor suivant la Revendication 1 ou la Revendication 2, caractérisé par le fait que le rotor est fait en deux parties assemblées suivant un plan médian transversal. 4 - Rotor suivant la Revendication 1 ou la Revendication 2, caractérisé par le fait qu'une bride orientée axialement est pré- 25 vuev au-dessus des disques, afin d'empêcher la transmission jusqu'aux disques de charges non radiales. 5 - Rotor suivant l'une des Revendications précédentes, caractérisé par le fait que les anneaux s'étendent radialement de façon ^ à former une pluralité de cylindres angulairement espacés les uns des autres, en partant du rotor. 6 - Rotor muni d'aubes pour turboréacteur, comprenant une pluralité d'aubes de rotor angulairement espacées les unes des autres, et montées en vue de pouvoir tourner autour de leur axe longi- 35 tudinal dans le rotor, par l'intermédiaire de portées prévues au pied des aubes, ce rotor étant caractérisé par le fait qu'il comporte deux parois annulaires espacées l'une de l,autre, et' de forme ondulée de façon qu'à leurs extrémités radialement extérieures elles viennent alternativement se rencontrer et s'éloi 71 *3*0* 8 2116516 gner l'une de l'autre, délimitant ainsi une pluralité d'anneaux angulairement espacés les uns des autres et qui forment des ouvstures destinées à recevoir les portées dans lesquelles les pieds des aubes sont supportés, chaque paroi comportant à son 5 extrémité radialement interne un disque annulaire orienté radialement, chaque disque étant ainsi disposé que le plan transversal qui contient la résultante des charges radiales s'exerçant sur la demi-portée appartenant à la paroi correspondante passe par ce disque.