Brevet FR2609500A1 — publié le 19880715

- 1 - 2609500 DESCRIPTION La présente invention a pour objet un disque de compresseur de turbomachine avec accélérateur centripète pour l'aspiration d'air de refroidissement de la turbine. Dans les moteurs refroidis par l'intérieur du rotor du compresseur haute pression, l'air de refroidissement destiné aux disques et aubes de turbine est en général prélevé dans la veine du compresseur par des orifices percés dans les viroles du tambour du compresseur puis acheminé vers la turbine par l'intérieur du tambour. Ces perçages présentent l'inconvénient d'introduire des contraintes de flexion qui limitent la valeur admissible du rayon maximal de la virole, rendant plus délicate l'utilisation sur les étages de rotor, d'aubes à attaches marteau. En effet la masse importante de telles attaches entrainerait des efforts centrifuges excessifs sur la jante d'un disque de compresseur en deux parties et aurait tendance à faire écarter les deux demi-disques. La possibilité de placer la virole le plus haut possible permet d'entretoiser efficacement les disques et de s'opposer à la séparation des demi-disques. Pour éviter ces inconvénients, le brevet EP O 049 655 propose un dispositif de refroidissement d'une turbine à gaz dans lequel l'air de refroidissement de la turbine est prélevé dans le plan du disque portant les aubes du compresseur par des orifices situés sur les plates-formes des aubes elles-même à attache marteau. La diminution des contraintes de flexion qui en résulte permet de relever les attaches du tambour sur le disque à - 2 - 6SU un niveau radial voisin de la jante. Cette disposition est particulièrement favorable A la tenue des disques constitués de deux demidisques soudés par la jante et permet l'usage d'aubes à pied marteau souvent plus lourdes mais moins chères que les aubes brochées classiques. Toutefois on a constaté que la présence des ailettes à l'intérieur de chaque demi-disque introduit des efforts centrifuges dissymétriques qui entrainent à leur tour des déformations des demi-disques et risquent de provoquer à terme une rupture du disque au niveau de la soudure de la jante. Le brevet FR 2 552 164 propose une solution à ce problème en utilisant un accélérateur centripète qui comprend plusieurs secteurs montés de façon amovible dans l'espace ménagé entre les deux demi-disques du compresseur, chaque secteur étant constitué de deux demi-coquilles présentant sur leur face intérieure des nervures en forme d'aube centripète par lesquelles les demi-coquilles sont assemblées. L'utilisation d'aubages non intégrés aux faces du disque permet d'obtenir des faces internes des demi-disques qui sont lisses. De ce fait les deux faces sont sensiblement symétriques et les contraintes centrifuges équilibrées. Toutefois ce dispositif a pour inconvénient de ne pas permettre une alimentation en air par la jante du disque depuis l'espace situé sous les plates-formes des aubes, car les secteurs de l'accélérateur s'étendent à l'intérieur du disque jusque sous la jante, ce qui impose un prélèvement d'air dans le plan médian du disque. Or, le prélèvement sous cette forme n'est pas satisfaisant car des écoulements parasites secondaires perturbent la _ 3 _ 2609500 pression. Il est donc préférable de prélever l'air en aval de l'aube. La présente invention a pour but de simplifier les dispositifs précédemment décrits sans en présenter les inconvénients et de permettre le prélèvement d'air en aval des aubes. Elle a également pour but de réaliser un accélérateur centripète de forme suffisamment simple pour permettre sa réalisation aisée en matériaux composites ce qui assure un gain de masse sur l'ensemble. L'invention s'applique donc aux disques de compresseur de turbomachine avec accélérateur centripète pour l'aspiration d'air pour le refroidissement de la turbine, le prélèvement d'air au niveau du compresseur étant effectué au travers d'orifices du tambour de compresseur sous les plates-formes des aubes portées par le disque et l'air ainsi aspiré étant amené dans le plan médian du disque de compresseur, lui-même constitué de deux demi- disques, ledit accélérateur centripète comprenant plusieurs secteurs montés de façon amovible dans l'espace ménagé entre les deux demi-disques du compresseur. Selon une particularité de l'invention, chaque secteur est constitué par une portion de virole circulaire ajourée disposée dans l'alésage du disque et chacune desdites portions comporte une extension radiale externe en forme de lame plane s'étendant dans l'espace ménagé entre les deux demi-disques, chaque paire de lames adjacentes formant avec les bords internes des demi-disques un canal radial en communication avec un orifice du tambour. - 4 - L'invention sera plus complètement décrite et d'autres caractéristiques explicitées dans le complément de description qui va suivre accompagné de planches de dessins parmi lesquelles: - la figure 1 est une demi-vue en coupe d'un disque de compresseur de turbomachine incorporant un accélérateur centripète selon l'invention; - la figure 2 est une vue en perspective de deux secteurs adjacents de l'accélérateur - la figure 3 est une coupe partielle de la figure 1 selon II; - la figure 4 est une vue partielle de la partie basse d'une variante du disque selon l'invention avec collecteur de sortie. A la figure 1, on a représenté un disque 1 de compresseur pour turbomachine, qui présente sur son pourtour une rainure circulaire 2 dans laquelle sont engagées les attaches marteau 3 des ailettes 4. Le disque 1 de compresseur est constitué de deux demi- disques la, lb à flancs symétriques qui sont soudés en 5 de façon connue au niveau de la jante 6, laquelle se prolonge par des viroles entretoises 7,8 qui sont ultérieurement soudées entre elles pour constituer le tambour. Le prélèvement d'air est effectué en aval du disque par des orifices 9 de prélèvement percés parallèlement à la génératrice du bord interne 10 tronconique de la jante du demi-disque aval. - 5 - 2609500 Les orifices 9 débouchent dans l'espace délimité par les faces internes lia, llb des demi-disques, espace dans lequel est monté un accélérateur centripète qui comprend plusieurs secteurs. Chacun des secteurs 12 est constitué par une portion de virole circulaire ajourée en forme de "H" comprenant deux "jambes" circulaires 12a et une partie transversale 12b qui possède une extension radiale 12c en forme de lame plane d'une longueur sensiblement égale au rayon de la cavité interne délimitée par les deux demi- disques la, lb. Ces derniers comportent sur leur face interne des rainures radiales 13 régulièrement réparties qui sont usinées sur tout ou partie de la hauteur de la cavité. Chaque secteur 12 comporte dans sa partie interne une rainure circulaire aval 14 dans laquelle peut être inséré un segment fendu 15 de verrouillage de tous les secteurs entre eux. Le montage de l'accélérateur centripète s'effectue par insertion de chaque secteur 12 dans la cavité du disque, la lame 12c étant guidée dans les rainures 13 des demi- disques jusqu'à la mise en appui des portions circulaires 12a contre l'alésage interne du disque. Une fois tous les secteurs installés, on vient verrouiller l'ensemble au moyen du segment fendu 15 que l'on vient glisser dans la rainure 14.. Chaque paire de lames adjacentes 12c constitue donc avec les bords internes du disque un canal radial d'accélération centripète pour l'air prélevé par les orifices 9, l'air ainsi accéléré étant dirigé en aval de la turbomachine vers la turbine au voisinage de l'arbre de turbine. 6 G - 2609500 Dans la variante de la figure 4, le bord circulaire interne 12d de la virole formée par chacune des secteurs ou portions de virole 12 reçoit une pièce de révolution 16 constituant un déflecteur pour l'écoulement de l'air vers l'aval en sortie de l'accélérateur centripète. Dans ce cas le bord amont de la partie circulaire 12a des secteurs 12 comporte un becquet circulaire 12e sur lequel vient s'appuyer le déflecteur 16, ce dernier étant verrouillé en position par un segment fendu 15 comme dans la variante précédente. La simplicité de forme des secteurs permet leur réalisation dans un matériau composite, ce qui assure une plus grande légéreté de l'ensemble accélérateur. _ 7 _ 2609500 REVENDICATIONS 1. - Disque de compresseur de turbomachine avec accélérateur centripète intégré pour l'aspiration d'air pour le refroidissement de la turbine, le prélèvement d'air au niveau du compresseur étant effectué au travers d'orifices du tambour de compresseur sous les plates- formes des aubes portées par le disque et l'air ainsi aspiré étant amené dans le plan médian du disque de compresseur, lui-même constitué de deux demi-disques, ledit accélérateur centripète comprenant plusieurs secteurs montés de façon amovible dans l'espace ménagé entre les deux demi-disques du compresseur caractérisé en ce que chaque secteur (12) est constitué par une portion de virole circulaire ajourée disposée dans l'alésage du disque et en ce que chacune desdites portions (12) comporte une extension radiale externe (12c) en forme de lame plane s'étendant dans l'espace ménagé entre les deux demi-disques (la,lb), chaque paire de lames adjacentes (12c) formant avec les bords internes (lla,llb) des demi- disques (la,lb) un canal radial en communication avec un orifice (9) du tambour (7). 2. - Disque de compresseur suivant la revendication 1 caractérisé en ce que chaque lame radiale (12c) est maintenue en position radiale dans des rainures (13) usinées sur les bords internes (lla,llb) des deux-disques. 3. - Disque de compresseur selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que chaque portion de virole circulaire (12) comporte une rainure interne circulaire aval (14) avec laquelle coopère un segment fendu (15) de verrouillage de tous les secteurs (12) entre eux. 4. - Disque de compresseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que le bord 8- 2609500 circulaire interne (12d) de la virole formée par chacune des portions de virole (12) reçoit une pièce de révolution (16) constituant un déflecteur pour l'écoulement de l'air vers l'aval en sortie de l'accélérateur centripète. 5. - Disque de compresseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que les orifices de prélèvement d'air (9) sont percés dans la partie aval de la jante (6) du disque. 6. - Disque de compresseur selon la revendication 5 comportant des aubes à attaches marteau (3) disposées dans une rainure circulaire (2) de la jante (6) du disque caractérisé en ce que les orifices de prélèvement d'air (9) sont percés parallèlement à la génératrice du bord interne tronconique (10) de la jante du demi-disque aval.