Brevet FR2893093A1 — publié le 20070511

L'invention se rapporte à un rotor de turbomachine constitué de plusieurs disques assemblés côte à côte coaxialement, chaque disque portant un série d'aubes réparties régulièrement circonférentiellement, au moins l'un de ces disques étant renforcé par un anneau composite monté à sa partie radialement la plus interne. L'invention concerne plus particulièrement une simplification du montage de cet anneau. Le document US 2003/0233822 décrit un rotor du genre mentionné ci-dessus comportant au moins un disque muni, à sa partie radialement la plus interne d'un anneau composite. Un tel anneau peut par exemple être constitué d'un fil mécaniquement résistant, bobiné, englobé dans une matrice métallique. Par exemple, le fil peut être en carbure de silicium. Dans le document indiqué ci-dessus, plusieurs types d'assemblage entre l'anneau et le disque sont envisagés. En particulier, il est prévu de donner une forme particulière à la partie radialement la plus interne du disque, pour constituer un socle latéral cylindrique susceptible de recevoir l'anneau. Celui-ci a une surface intérieure cylindrique de diamètre correspondant à celui dudit socle. Dans ce mode de réalisation, l'anneau est donc fixé latéralement d'un côté du disque. Cependant, ledit anneau composite doit être immobilisé axialement. Ceci est obtenu par des prolongements solidaires de l'anneau qui comportent des gorges axiales coopérant avec des gorges radiales pratiquées dans le disque. Des éléments de fixation complètent l'assemblage. Ce type de montage est compliqué et nécessite des usinages coûteux. L'invention permet de surmonter cet inconvénient. Plus particulièrement, l'invention concerne un rotor de turbomachine comportant au moins un disque muni d'un anneau composite à surface intérieure cylindrique, monté sur un socle latéral cylindrique correspondant dudit disque, caractérisé en ce que ledit socle latéral cylindrique comporte une gorge annulaire débouchant sur la surface cylindrique dudit socle, abritant une bague ouverte formant butée de rétention axiale et faisant saillie hors de ladite gorge pour immobiliser axialement ledit anneau composite sur ledit socle et en ce que ledit anneau composite comporte un épaulement latéral annulaire défini au voisinage de ladite bague et radialement à l'extérieur de celle-ci, pour la maintenir dans ladite gorge. L'invention concerne également tout disque de rotor de turbomachine muni d'un anneau composite installé comme indiqué ci-dessus. Avec le montage conforme à l'invention, la bague ouverte logée dans la gorge annulaire peut s'écarter sous l'effet de la force centrifuge sans pour autant sortir de la gorge dans laquelle elle est montée, puisque son expansion radiale est limitée par ledit épaulement latéral annulaire. Par ailleurs, la gorge est suffisamment profonde pour que la bague ouverte puisse s'y rétracter lors du montage de l'anneau composite. Selon une variante possible, l'épaulement latéral est usiné dans ledit anneau composite. Il peut être formé par une nervure faisant saillie sur une face d'extrémité dudit anneau composite. Pour le montage, l'anneau composite peut comporter un chanfrein ménagé sur un bord circonférentiel de ladite surface intérieure. Dans ces conditions, le fait d'engager l'anneau composite sur son socle cylindrique à pour conséquence de rétracter la bague à l'intérieur de sa gorge. Entre autres possibilités, l'anneau peut être constitué d'une bobine de fil de carbure de silicium enrobée de métal. Ce métal peut être un alliage à base de titane. A titre d'exemple, on peut fabriquer un tel anneau en enrobant en continu un tel fil de carbure de silicium d'une enveloppe de titane et en formant une bobine à partir d'un tel fil enrobé. Selon une autre possibilité, l'anneau peut être constitué d'une bobine de fil d'alumine enrobée de métal. Ce métal peut être un alliage à base de nickel. Le montage permet de placer l'anneau composite relativement près de l'axe de rotation, en dessous du rayon critique du disque. Il n'est donc pas porté à une température excessive pour le titane comme ce pourrait être le cas s'il était placé à proximité de la veine de la turbomachine. L'invention s'applique particulièrement au rotor d'un compresseur haute pression de turboréacteur ou à une turbine. Un autre avantage important de l'invention est de faciliter le 35 montage ou le démontage d'un tel anneau composite, grâce à une bague formant butée de rétention axiale, aisément amovible. L'utilisation d'un tel anneau composite permet d'alléger le disque d'environ 30 %. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une demi coupe partielle d'un compresseur basse pression pour turboréacteur, comprenant un rotor conforme à l'invention ; - les figures 2A et 2B sont des vues de détail, à plus grande échelle illustrant le montage de l'anneau composite ; - la figure 3 est une vue schématique représentant la bague ouverte formant butée de rétention axiale ; et - les figures 4A et 4B sont des vues de détail semblables aux figures 2A et 2B et illustrant une variante ; La figure 1 illustre la partie aval d'un compresseur 11, comprenant un carter 13, un rotor 15 d'axe de rotation X'X, comportant plusieurs étages d'aubes mobiles et un stator 17 lié au carter, comportant plusieurs étages 19 d'aubes fixes 19a montés dans la veine entre les étages d'aubes mobiles. Les aubes mobiles du rotor sont montées à la périphérie d'un moyeu 21 constitué d'un assemblage côte à côte de plusieurs disques. L'agencement décrit ci-dessus est classique ; l'invention concerne la structure particulière de l'étage 16 d'aubes mobiles 16a et plus particulièrement de son disque 18. Le perfectionnement selon l'invention peut s'appliquer à n'importe quel disque. Le disque 18 plus particulièrement objet de l'invention comprend principalement une jante 18a portant extérieurement les aubes 16a, un voile annulaire 18b relativement mince et une partie élargie 18c se situant aussi près que possible de l'axe X'X. Le disque est muni d'au moins un anneau composite 20a ou 20b à surface intérieure 25 cylindrique, monté sur un socle latéral cylindrique 27 correspondant dudit disque. Dans l'exemple représenté, le disque comporte en fait deux anneaux composites 20a, 20b situés de part et d'autre du voile annulaire 18b. Les deux anneaux composites 20a, 20b constituent l'essentiel de ladite partie élargie 18c. Cette disposition de montage est connue du document antérieur cité ci-dessus. Selon l'invention, le socle latéral cylindrique 27 comporte (pour chaque anneau) une gorge annulaire 29 débouchant sur sa surface cylindrique extérieure et abritant une bague ouverte 30 (voir figure 2) formant butée de rétention axiale et faisant saillie hors de ladite gorge. Cette bague est donc en mesure d'immobiliser axialement l'anneau composite 20a ou 20b sur le socle comme visible sur la figure 2B ou 4B. De plus, l'anneau composite 20a ou 20b comporte un épaulement latéral annulaire 35 défini au voisinage de ladite bague et radialement à l'extérieur de celle-ci pour la maintenir dans ladite gorge. Ainsi, même si la bague ouverte 30 a tendance, sous l'effet de la force centrifuge, à se déformer radialement vers l'extérieur, elle ne peut sortir de la gorge en raison de la présence de l'épaulement latéral 35. D'une façon générale, connue en soi, l'anneau est constitué d'une bobine de fil résistant enrobé de métal. Le métal peut être un alliage à base de titane. Par exemple, l'anneau composite est un bobinage en SiC/Ti. Cet anneau composite est monté sur le socle avec un frettage d'une valeur suffisante. La bague 30 assure la rétention axiale du bobinage. Le fait de placer l'anneau à la base du disque et non près de la veine permet de bénéficier d'une température plus basse compatible avec la matrice dudit anneau. Le montage et le démontage de l'anneau sont facilités par le type d'arrêt axial très simple qui vient d'être décrit. La gorge 29 est suffisamment profonde pour que la bague ouverte puisse s'y rétracter lors du montage de l'anneau composite. Pour ce montage, comme représenté sur les figures 2A, 2B, le socle latéral cylindrique peut comporter des lunules 37 ou ouvertures analogues s'étendant entre son extrémité 38 et ladite gorge 29, pour le montage de l'anneau. Grâce à de telles lunules, on peut utiliser un outil présentant des doigts 40 engagés dans les lunules et permettant de rétracter momentanément la bague pour faire coulisser l'anneau composite le long de son socle cylindrique, jusqu'à sa position définitive. Une fois la bague relâchée, celle-ci fait saillie hors de la gorge et assure la rétention axiale de l'anneau. Bien entendu, la gorge 29 est suffisamment profonde pour que la bague ouverte puisse s'y rétracter lors du montage de l'anneau composite. Selon la variante des figures 4A et 4B, l'anneau composite 20a ou 20b comporte un chanfrein 45 ménagé sur un bord circonférentiel de la surface intérieure 25. Ce chanfrein assure la rétractation automatique de la bague à l'intérieur de la gorge, lorsqu'on met l'anneau en place sur son socle cylindrique 27. L'épaulement latéral 35 peut être usiné dans l'anneau composite. Dans l'exemple représenté, il est formé par une nervure faisant saillie sur une face d'extrémité de l'anneau composite. REVENDICATIONS 1. Disque de rotor comportant un anneau composite (20a, 20b) à surface intérieure cylindrique monté sur un socle latéral cylindrique (27) correspondant dudit disque, caractérisé en ce que ledit socle latéral cylindrique comporte une gorge annulaire (29) débouchant sur la surface cylindrique dudit socle, abritant une bague ouverte (30) formant butée de rétention axiale et faisant saillie hors de ladite gorge pour immobiliser axialement ledit anneau composite sur ledit socle et en ce que ledit anneau composite comporte un épaulement latéral annulaire (35) défini au voisinage de ladite bague et radialement à l'extérieur de celle-ci pour la maintenir dans ladite gorge. 2. Disque de rotor selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite gorge (29) est suffisamment profonde pour que ladite bague ouverte puisse s'y rétracter lors du montage dudit anneau composite. 3. Disque de rotor selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit épaulement latéral (35) est usiné dans ledit anneau composite. 4. Disque de rotor selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit épaulement latéral (35) est formé par une nervure faisant saillie sur une face d'extrémité dudit anneau composite. 5. Disque de rotor selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que ledit socle latéral cylindrique comporte des lunules (37) ou ouvertures analogues s'étendant entre son extrémité et ladite gorge, pour le montage dudit anneau. 6. Disque de rotor selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que ledit anneau composite comporte un chanfrein ménagé sur un bord circonférentiel de ladite surface intérieure. 7. Disque de rotor selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit anneau composite est constitué d'une bobine de fil de carbure de silicium enrobée de métal. 8. Disque de rotor selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit métal est un alliage à base de titane. 9. Disque de rotor selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit anneau composite est constitué d'une bobine de fil d'alumine enrobée de métal. 10. Disque de rotor selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit métal est un alliage à base de nickel. 11. Rotor de turbomachine comportant au moins un disque (18) muni d'un anneau composite (20a, 20b) à surface intérieure cylindrique monté sur un socle latéral cylindrique (27) correspondant dudit disque, caractérisé en ce que ledit socle latéral cylindrique comporte une gorge annulaire (29) débouchant sur la surface cylindrique dudit socle, abritant une bague ouverte (30) formant butée de rétention axiale et faisant saillie hors de ladite gorge pour immobiliser axialement ledit anneau composite sur ledit socle et en ce que ledit anneau composite comporte un épaulement latéral annulaire (35) défini au voisinage de ladite bague et radialement à l'extérieur de celle-ci, pour la maintenir dans ladite gorge. 12. Rotor selon la revendication 11, caractérisé en ce que ladite gorge (29) est suffisamment profonde pour que ladite bague ouverte puisse s'y rétracter lors du montage dudit anneau composite. 13. Rotor selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce que ledit épaulement latéral (35) est usiné dans ledit anneau composite. 14. Rotor selon la revendication 13, caractérisé en ce que ledit épaulement latéral (35) est formé par une nervure faisant saillie sur une face d'extrémité dudit anneau composite. 15. Rotor selon l'une des revendications 12 à 14, caractérisé en ce que ledit socle latéral cylindrique comporte des lunules (37) ou ouvertures analogues s'étendant entre son extrémité et ladite gorge, pour le montage dudit anneau. 16. Rotor selon l'une des revendications 12 à 14, caractérisé en ce que ledit anneau composite comporte un chanfrein (45) ménagé sur un bord circonférentiel de ladite surface intérieure. 17. Rotor selon l'une des revendications 11 à 16, caractérisé en ce que ledit anneau composite est constitué d'une bobine de fil de carbure de silicium enrobée de métal. 18. Rotor selon la revendication 17, caractérisé en ce que ledit métal est un alliage à base de titane. 19. Rotor selon l'une des revendications 11 à 16, caractérisé en ce que ledit anneau composite est constitué d'une bobine de fil d'alumine enrobée de métal. 20. Rotor selon la revendication 19, caractérisé en ce que ledit métal est un alliage à base de nickel. 21. Turbomachine comportant un rotor selon l'une des revendications 11 à 20.5