Brevet FR2913064A1 — publié le 20080829

Flasque annulaire d'étanchéité pour disque de rotor dans une turbomachine La présente invention concerne un flasque annulaire d'étanchéité 5 pour disque de rotor, en particulier dans un compresseur haute pression d'une turbomachine telle qu'un turboréacteur d'avion. Il est courant d'avoir recours à des flasques annulaires d'étanchéité pour éviter les fuites d'air au niveau des pieds d'aubes à attache axiale, dites à attache brochée , montées sur des disques de rotor dans les 10 turbomachines, en particulier dans les compresseurs haute pression. Parmi les flasques connus, certains sont formés d'une pluralité de secteurs annulaires juxtaposés circonférentiellement et qui sont mobiles par effet centrifuge entre une position de repos dans laquelle ils s'appuient, par un bord radialement interne, sur le moyeu du disque, et une position de 15 fonctionnement dans laquelle une partie radialement externe de ces secteurs s'applique sur le disque pour empêcher les fuites d'air sous pression vers l'axe du disque. Un tel flasque est traditionnellement réalisé dans un alliage métallique relativement lourd, ce qui affecte la durée de vie du disque en 20 engendrant notamment des risques de fatigue de certaines parties fragiles du disque, par exemple les parties qui assurent la retenue du flasque sur le disque en fonctionnement. Or il n'est pas envisageable d'utiliser un alliage plus léger tel que le titane pour réaliser ce type de flasque, pour des raisons de tenue 25 mécanique du flasque lui-même. L'invention a notamment pour but d'alléger ces flasques sans perturber leur fonctionnement et leur mode de fabrication, et sans nécessiter de modification des pièces environnantes. Elle propose à cet effet un flasque annulaire d'étanchéité sectorisé 30 pour disque de rotor dans une turbomachine, comportant une partie annulaire radialement externe qui est destinée à s'appliquer sur le disque pour assurer l'étanchéité en fonctionnement et une partie annulaire radialement interne destinée à assurer l'appui du flasque sur le moyeu du disque en position de repos, caractérisé en ce que la partie annulaire radialement interne est découpée pour présenter des jambes d'appui sur le moyeu du disque, qui sont régulièrement réparties sur la circonférence du flasque et séparées par des parties creuses afin d'alléger le flasque. L'allègement est ainsi localisé dans la partie radialement interne du flasque, qui ne contribue pas à la fonction d'étanchéité et à la retenue du flasque sur le disque. La fonction d'appui du flasque sur le moyeu du disque à l'arrêt est, quant à elle, assurée par les jambes d'appui formées par la découpe de la partie radialement interne. De plus, un tel flasque peut être fabriqué par une simple opération de découpe, à partir d'un flasque connu. Avantageusement, l'étendue circonférentielle des parties creuses est supérieure à celle des jambes d'appui sur le moyeu du disque. Plus précisément, les dimensions des parties creuses découpées permettent un allègement de masse d'environ 20% du flasque. Un tel gain de masse permet de réduire significativement les efforts exercés par le flasque sur le disque, dont la durée de vie est ainsi prolongée. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, la partie annulaire radialement externe du flasque comprend une lèvre périphérique destinée à exercer un appui sur des pieds d'aubes portées par le disque de rotor. Une partie intermédiaire du flasque comprend une série de pattes radiales qui sont engagées radialement, en position de fonctionnement, dans une gorge annulaire du disque, de forme et de dimensions sensiblement conjuguées de celles des pattes radiales. Une telle lèvre périphérique permet d'empêcher les fuites d'air sous pression vers l'axe du disque tandis que l'engagement des pattes radiales dans la gorge annulaire du disque vise à garantir un bon maintien axial et radial du flasque sur le disque lorsque les secteurs du flasque sont poussés radialement vers l'extérieur par effet centrifuge. Le flasque selon l'invention est réalisé de préférence dans un alliage métallique à base de nickel, chrome, fer et molybdène, d'un type utilisé couramment dans l'art antérieur, et les parties creuses de ce flasque sont usinés par fraisage. Le flasque selon l'invention comprend par exemple dix secteurs annulaires juxtaposés circonférentiellement, chacun de ces secteurs comportant trois jambes d'appui sur le moyeu du disque. Une telle disposition permet un allègement substantiel tout en conservant un appui correct sur le moyeu du disque à l'arrêt et un bon maintien d'un jonc d'étanchéité qui est porté par les jambes d'appui du flasque. L'invention concerne également un compresseur haute pression d'une turbomachine, comprenant des disques de rotor sur lesquels sont montés des flasques annulaires d'étanchéité du type décrit précédemment. L'invention concerne encore une turbomachine telle qu'un turboréacteur d'avion, comprenant un compresseur haute pression tel que décrit ci-dessus. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue schématique partielle en perspective d'un flasque d'étanchéité selon l'art antérieur monté sur un disque de rotor ; la figure 2 est une vue schématique partielle en perspective d'un secteur d'un flasque d'étanchéité selon l'invention ; les figures 3 et 4 sont des vues schématiques partielles en perspective d'un disque de rotor sur lequel est monté le secteur de flasque de la figure 2. Le rotor d'un compresseur haute pression d'une turbomachine comprend plusieurs disques 10 de rotor, dont l'un est représenté partiellement en figure 1, chaque disque 10 portant une pluralité d'aubes 12 sensiblement radiales dont les pieds 14 sont engagés dans des rainures axiales, par exemple en queue d'aronde, de la périphérie du disque. Un secteur d'un flasque annulaire d'étanchéité 16 d'un type connu est monté sur la face aval du disque 10, au niveau des pieds d'aube et à proximité radiale d'une surface externe du moyeu 18 du disque. Le flasque 16 comprend, d'un point de vue général, une partie annulaire radialement interne 20 et une partie annulaire radialement externe 22. La partie radialement interne 20 comporte un bord interne 24 formé 10 à l'extrémité radialement interne du flasque 16 et destiné à s'appuyer au repos sur le moyeu 18. La partie radialement externe 22 comprend une lèvre périphérique 26, qui présente en particulier une surface d'appui axial 28 formée sur la face amont du flasque et destinée à s'appliquer sur les pieds 15 d'aube. Cette face amont du flasque porte en outre un jonc annulaire d'étanchéité 30 qui est monté dans une gorge annulaire 31 de la partie annulaire radialement interne 20 et qui s'appuie sur la face aval du disque 10. 20 Une série annulaire de pattes sensiblement radiales, masquées sur la figure 1, est formée sur la face amont du flasque 16, dans une partie intermédiaire située entre les parties annulaires radialement interne 20 et externe 22, et coopère avec une série de pattes 32 formant, sur la face aval du disque 10, une gorge annulaire 33 située à proximité radiale de la 25 périphérie de ce disque et dont la forme et les dimensions sont sensiblement conjuguées de celles de la série de pattes précitée du flasque 16 pour former une retenue axiale et radiale du flasque. Lors de la rotation du rotor, les secteurs du flasque 16 sont poussés radialement vers l'extérieur sous l'effet de la force centrifuge, et la surface 30 d'appui 28 de la lèvre périphérique 26 vient, par effet de basculement du flasque, en contact avec la partie aval des pieds 14 des aubes 12, les pattes radiales du flasque, masquées sur cette figure 1, sont engagées à fond dans la gorge annulaire 33 formée par la série de pattes 32 du disque, ce qui a pour effet de caler radialement et axialement le flasque 16. Par ailleurs, le jonc annulaire d'étanchéité 30 engagé dans la gorge annulaire 31 du flasque est appliqué sur le flanc du disque 10. L'étanchéité est ainsi assurée à la fois par le jonc annulaire 30 et par la lèvre périphérique 26. Lorsque le rotor est à l'arrêt, le flasque 16 n'est plus soumis à une poussée centrifuge et repose sur la surface du moyeu 18 du disque par son bord interne 24. La figure 2 représente un secteur de flasque annulaire d'étanchéité 16 selon l'invention, dans lequel des parties creuses 34, par exemple au nombre de trois, ont été découpées par fraisage dans la partie radialement interne 20, de manière à former quatre jambes radiales 36. Chaque jambe 36 comporte une extrémité radialement interne 38 d'appui sur le rotor, ainsi qu'un ergot 40 sur sa face amont, l'ensemble des ergots 40 formant un rebord discontinu de montage du jonc annulaire d'étanchéité 30. L'étendue circonférentielle des parties creuses 34 est plusieurs fois supérieure, dans cet exemple, à l'étendue circonférentielle des jambes 36, et l'allègement du flasque 16 consécutif à la découpe des parties creuses 34 s'élève à environ 20% en masse du flasque avant découpe. La figure 2 montre en outre deux pattes radiales 42 de ce secteur de flasque, ces deux pattes faisant partie d'une série annulaire de pattes radiales formées sur ce secteur pour son accrochage sur le disque. Sur les figures 3 et 4, un secteur du flasque annulaire d'étanchéité 16 selon l'invention est représenté monté sur le disque de rotor 10 décrit précédemment en référence à la figure 1. La figure 3 montre en particulier une patte radiale 42 qui est partiellement engagée dans la gorge annulaire 33 formée par la série de pattes radiales 32 du disque 10. Les découpes pratiquées dans la partie radialement interne 20 des secteurs du flasque 16 ne modifient en rien la manière dont ces secteurs sont montés sur le disque 10 afin d'assurer leur fonction d'étanchéité. Du fait de la poussée centrifuge engendrée par la rotation du rotor, les jambes 36 sont situées en fonctionnement à une faible distance radiale de la surface externe du moyeu 18 du disque. A l'arrêt, les extrémités 38 des jambes radiales 36 permettent au flasque 16 de reposer sur la surface externe du moyeu 18 du disque, limitant ainsi les frottements radiaux sur le jonc d'étanchéité 30. Les découpes pratiquées dans la partie radialement interne 20 des secteurs du flasque permettent un allègement substantiel sans modifier ni l'accrochage ni le fonctionnement du flasque, et donc sans requérir de modification supplémentaire de ce flasque 16 ou du disque de rotor 10. Un autre avantage de cette technique réside dans la fabrication de ces flasques allégés, qui consiste, partant d'un flasque de type connu, en une simple opération de découpe, par exemple par fraisage.20 REVENDICATIONS 1. Flasque annulaire d'étanchéité sectorisé (16) pour disque de rotor (10) dans une turbomachine, comportant une partie annulaire radialement externe (22) qui est destinée à s'appliquer sur le disque (10) pour assurer l'étanchéité en fonctionnement et une partie annulaire radialement interne (20) destinée à assurer l'appui du flasque (16) sur le moyeu (18) du disque en position de repos, caractérisé en ce que la partie annulaire radialement interne (20) est découpée pour présenter des jambes (36) d'appui sur le moyeu (18) du disque qui sont régulièrement réparties sur la circonférence du flasque (16) et séparées par des parties creuses (34) afin d'alléger le flasque. 2. Flasque annulaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étendue circonférentielle des parties creuses (34) est supérieure à 15 celle des jambes (36) d'appui sur le moyeu du disque. 3. Flasque annulaire selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les dimensions des parties creuses découpées (34) permettent un allègement de masse d'environ 20%. 4. Flasque annulaire selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en 20 ce que la partie annulaire radialement externe (22) comprend une lèvre périphérique (26) destinée à s'appliquer sur des pieds (14) d'aubes (12) portées par le disque de rotor (10). 5. Flasque annulaire selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend, entre sa partie annulaire radialement 25 externe (22) et sa partie annulaire radialement interne (20), une série de pattes (42) sensiblement radiales engagées, en position de fonctionnement, dans une gorge annulaire du disque, de forme et de dimensions sensiblement conjuguées de celles des pattes radiales (42) du flasque. 30 6. Flasque annulaire selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est réalisé dans un alliage métallique à base denickel, chrome, fer et molybdène. 7. Flasque annulaire selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend dix secteurs annulaires juxtaposés circonférentiellement. 8. Flasque annulaire selon la revendication 7, caractérisé en ce que chaque secteur annulaire comporte trois jambes d'appui (36) sur le moyeu (18) du disque (10). 9. Flasque annulaire selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les parties creuses (34) sont usinées par fraisage. 10. Compresseur haute pression d'une turbomachine, caractérisé en ce qu'il comprend des disques de rotor (10) sur lesquels sont montés des flasques annulaires d'étanchéité (10) selon l'une des revendications 1 à 9. 11. Turbomachine telle qu'un turboréacteur d'avion, caractérisée en ce qu'elle comprend un compresseur haute pression selon la revendication 10.