Brevet FR2928406A1 — publié le 20090911

Arrière-plan de l'invention La présente invention se rapporte au domaine général des disques de rotor de turbomachine munis à leur périphérie d'alvéoles dans lesquelles sont montées des pieds d'aubes. Elle vise plus précisément un dispositif permettant de retenir efficacement les aubes montées sur de tels disques. De façon connue en soi, les disques de rotor d'une turbomachine, tels que les disques des différents étages de la turbine basse-pression, comportent à leur périphérie une pluralité d'alvéoles sensiblement axiales dans lesquelles sont montées par emmanchement les pieds des aubes mobiles de la turbine. Chaque disque de rotor comporte également une bride annulaire qui s'étend vers l'amont depuis la face radiale amont du disque. Un flasque annulaire est monté sur la bride des disques de rotor et permet d'assurer la ventilation des alvéoles du disque et le maintien axial des aubes dans les alvéoles du disque. La ventilation des alvéoles du disque est nécessaire pendant le fonctionnement de la turbomachine compte tenu de la température élevée des gaz circulant dans la veine d'écoulement de la turbine basse-pression. Les alvéoles des disques qui reçoivent les pieds des aubes étant directement exposées à ces gaz, il est donc indispensable de les refroidir pour éviter tout endommagement des disques. A cet effet, la bride du disque de rotor et le flasque de maintien associé sont disposés de façon à ménager entre eux un espace annulaire formant une cavité de diffusion de l'air de refroidissement. Cette cavité de diffusion est alimentée en air de refroidissement à son extrémité amont et débouche à son extrémité aval dans le fond de chacune des alvéoles du disque. L'air circulant en dehors de la veine d'écoulement de la turbine pénètre dans la cavité de diffusion à son extrémité amont, se diffuse dans cette cavité puis vient ventiler les alvéoles du disque pour les refroidir. Par ailleurs, le maintien axial des aubes dans les alvéoles du disque est généralement réalisé par l'intermédiaire d'un jonc annulaire d'arrêt interposé entre la face radiale amont des pieds des aubes et l'extrémité aval du flasque de maintien. A son extrémité amont, le flasque de maintien est fixé sur la bride du disque de rotor au moyen de liaisons boulonnées. Le risque principal d'une telle configuration est d'engendrer en fonctionnement un � déversement � du flasque de maintien, c'est-à-dire un décollement de l'extrémité aval du flasque de maintien par rapport à la face radiale amont des pieds des aubes. Or, le déversement du flasque de maintien entraîne une modification de la ventilation des alvéoles du disque conduisant à des risques de surchauffe du disque et de ce fait un abaissement de la durée de vie de celui-ci. Objet et résumé de l'invention La présente invention vise à remédier aux inconvénients précités en proposant d'améliorer le maintien axial des aubes sur le disque de rotor tout en garantissant un refroidissement efficace des alvéoles du disque. Ainsi, l'invention a pour objet un disque de rotor de turbomachine, comportant, à sa périphérie, une pluralité d'alvéoles sensiblement axiales et ouvertes vers l'extérieur, chaque alvéole étant destinée à recevoir le pied d'une aube, une bride annulaire qui s'étend vers l'amont depuis une face radiale amont du disque et autour de laquelle est destinée à être disposée une bride correspondante d'un flasque annulaire de maintien des aubes, caractérisé en ce que la bride du disque comprend, au niveau de son extrémité aval, une pluralité de saillies qui s'étendent radialement vers l'extérieur, chaque saillie étant destinée à coopérer axialement avec une saillie correspondante du flasque annulaire de maintien des aubes lorsque la bride du flasque est disposée autour de la bride du disque. L'invention a aussi pour objet un flasque annulaire de maintien d'aubes sur un disque de rotor de turbomachine, comportant un crochet annulaire destiné à être monté contre une face radiale amont des pieds des aubes du disque de rotor et comportant à son extrémité extérieure une pluralité de dents qui s'étendent radialement vers l'extérieur et qui sont chacune destinées à coopérer axialement avec une dent correspondante du pied d'une aube, et une bride annulaire qui s'étend vers l'amont depuis le crochet et qui est destinée à être disposée autour d'une bride correspondante du disque de rotor, caractérisé en ce que le crochet du flasque comporte en outre au niveau de son extrémité intérieure une pluralité de saillies qui s'étendent radialement vers l'intérieur et qui sont chacune destinées à coopérer axialement avec une saillie correspondante de la bride du disque lorsque la bride du flasque est disposée autour de la bride du disque. L'invention a encore pour objet un dispositif de retenue axiale d'aubes montées sur un disque de rotor de turbomachine, caractérisé en ce qu'il comporte un disque de rotor tel que défini précédemment, un flasque annulaire de maintien des aubes tel que défini précédemment, et une pluralité d'aubes comprenant chacune un pied monté dans une alvéole correspondante du disque de rotor, chaque pied d'aube étant muni au niveau d'une face radiale amont d'au moins une dent s'étendant radialement vers l'intérieur. Au niveau de son crochet monté contre la face radiale amont des pieds des aubes, le flasque de maintien est maintenu axialement par un double crabotage, à savoir par l'engagement axial des dents du crochet contre les dents des pieds des aubes et par l'engagement axial des saillies de la bride du disque contre les saillies du crochet. Ainsi, les aubes sont parfaitement retenues sur le disque de rotor et tout risque de déversement du flasque de maintien en fonctionnement est évité. En outre, cette solution permet d'éviter d'avoir recours à un jonc annulaire d'arrêt ce qui constitue un gain de masse et facilite l'assemblage des pièces. Selon une disposition avantageuse, chaque saillie de la bride du disque est disposée angulairement face à une dent du disque et s'étend selon une direction circonférentielle sur une largeur inférieure à celle de la dent de façon à ne pas gêner la ventilation des alvéoles. Selon une autre disposition avantageuse, la bride du flasque de maintien est disposée autour de la bride du disque de rotor de façon à ménager avec celle-ci un espace annulaire formant une cavité de diffusion, ladite cavité de diffusion débouchant à son extrémité aval dans le fond de chacune des alvéoles du disque à l'extrémité amont de celles-ci, et une pluralité d'orifices d'admission d'air s'ouvrant dans la cavité de diffusion à l'extrémité amont de celle-ci. Ainsi, la ventilation des alvéoles du disque à partir de la cavité de diffusion d'air de refroidissement n'est pas affectée par cette disposition. L'invention a encore pour objet une turbomachine comprenant au moins un dispositif de retenue axiale d'aubes montées sur un disque de 5 rotor tel que défini précédemment. Brève description des dessins D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins 10 annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. Sur les figures : - la figure 1 est une vue partielle et en coupe longitudinale d'une turbine basse-pression de turbomachine équipée d'un dispositif selon un mode de réalisation de l'invention ; 15 - la figure 2 est une vue en perspective et en éclaté du dispositif de la figure 1 ; et - les figures 3 et 4 sont des vues en perspective du dispositif de la figure 1 montrant son montage. 20 Description détaillée d'un mode de réalisation La figure 1 représente partiellement en coupe longitudinale une turbine basse- pression d'une turbomachine aéronautique équipée d'un dispositif selon un mode de réalisation de l'invention. Bien entendu, la présente invention s'applique à tout autre 25 ensemble de turbomachine (aéronautique ou terrestre) muni d'un disque de rotor ayant des alvéoles dans lesquelles sont montées axialement des pieds d'aubes. La figure 1 représente plus précisément les deux premiers étages de la turbine basse-pression. Le premier étage se compose d'une 30 roue mobile formée d'une pluralité d'aubes mobiles 2 montées axialement sur un disque de rotor 4. Le deuxième étage se compose quant à lui d'un distributeur formé d'une pluralité d'aubes fixes 6 et d'une roue mobile placée derrière le distributeur et formée d'une pluralité d'aubes mobiles 2' montées axialement sur un disque de rotor 4'. 35 Les disques de rotor 4, 4' du premier et du deuxième étage de la turbine sont centrés sur l'axe longitudinal X-X de la turbomachine et sont fixés l'un à l'autre au moyen de liaisons boulonnées 8 régulièrement réparties autour de cet axe X-X. Chaque disque 4, 4' comporte à sa périphérie une pluralité d'alvéoles 10, 10' sensiblement axiales, ouvertes vers l'extérieur du disque et régulièrement réparties autour de l'axe de rotation des disques (cet axe de rotation est confondu avec l'axe longitudinal X-X de la turbomachine). Les alvéoles sont destinées à recevoir chacune le pied 12, 12' (par exemple en forme de sapin) d'une aube mobile 2, 2' (par exemple par emmanchement). Chaque alvéole est délimitée circonférentiellement par deux dents 11 du disque (figures 2 à 4). Chaque disque 4, 4' comporte en outre une bride annulaire 14, 14' qui s'étend axialement vers l'amont depuis la face radiale amont 16, 16' du disque. Cette bride 14, 14' se prolonge par une pluralité de pattes 15, 15' sensiblement radiales. Le disque 4 du premier étage de la turbine comporte également une autre bride annulaire 18 qui s'étend axialement vers l'aval depuis la face radiale aval 20 du disque. Cette autre bride 18 sert à la fixation du disque 4 sur le disque 4' du deuxième étage de la turbine par l'intermédiaire des liaisons boulonnées 8 comme indiqué précédemment. Un flasque annulaire de maintien 22, 22' est monté contre la face radiale amont 16, 16' de chaque disque 4, 4'. De façon plus précise, chaque flasque de maintien 22, 22' comprend un crochet annulaire 24, 24' sensiblement radial qui est monté contre les faces radiales amont du disque et des pieds des aubes. Il comprend aussi une bride annulaire 26, 26' qui s'étend axialement vers l'amont depuis le crochet et qui est disposée autour de la bride correspondante 14, 14' du disque. A son extrémité amont, la bride 26, 26' du flasque de maintien se termine par une pluralité de pattes 27, 27' sensiblement radiales. Le flasque de maintien 22 du premier étage de la turbine est fixé sur la bride 14 du disque 4 au moyen de liaisons boulonnées 28 serrant leurs pattes respectives 15, 27. Quant au flasque de maintien 22' du deuxième étage, il est fixé sur la bride 14' du disque 4' au moyen des liaisons boulonnées 8 de fixation des disques 4, 4'. Pendant le fonctionnement de la turbine, les alvéoles 10, 10' des disques qui reçoivent les pieds des aubes 2, 2' étant directement exposées aux gaz chaud s'écoulant dans la veine de la turbine basse-pression, il est nécessaire de les refroidir au moyen d'un circuit de refroidissement pour éviter tout endommagement des disques 4, 4'. Pour des raisons de commodité, seul le circuit destiné au refroidissement des alvéoles 10 du disque 4 du premier étage de la turbine est décrit. Bien entendu, le circuit de refroidissement des alvéoles 10' du disque 4' du deuxième étage de la turbine est parfaitement analogue à celui du premier étage. La bride 26 du flasque de maintien 22 est disposée autour de la 10 bride 14 du disque de façon à ménager avec celle-ci un espace annulaire 30 formant une cavité de diffusion de l'air de refroidissement. La cavité de diffusion 30 débouche à son extrémité aval dans le fond de chacune des alvéoles 10 du disque 4 à l'extrémité amont de celles-ci. A son extrémité amont, la cavité de diffusion est fermée par 15 serrage des liaisons boulonnées 28 entre les pattes respectives 15, 27 de la bride et du flasque de maintien. Par ailleurs, la cavité de diffusion 30 est alimentée par une pluralité d'orifices d'admission d'air 32 (figure 2) qui sont régulièrement répartis autour de l'axe longitudinal X-X et qui s'ouvrent dans la cavité de 20 diffusion à l'extrémité amont de celle-ci. Sur l'exemple de réalisation de la figure 2, ces orifices d'admission d'air 32 sont formés par usinage selon une direction sensiblement radiale de la bride 14 du disque 4. Bien entendu, ces orifices pourraient tout aussi bien être obtenus par usinage de la bride 26 du 25 flasque de maintien. Il est également prévu un dispositif de retenue axiale des aubes 2, 2' montées sur les disques 4, 4'. Pour des raisons de commodité, seule la retenue axiale des aubes 2 du premier étage de la turbine est décrite, la retenue des aubes 30 2' du deuxième étage de la turbine étant parfaitement analogue à celle du premier étage. Selon l'invention, les aubes 2 sont maintenues axialement sur le disque 4 au moyen d'une double liaison par crabotage avec le flasque de maintien 22. 35 D'une part, le crochet 24 du flasque de maintien comporte à son extrémité extérieure (c'est-à-dire à son extrémité la plus éloignée de l'axe X-X) une pluralité de dents 34 (ou créneaux) qui s'étendent radialement vers l'extérieur et qui sont régulièrement répartis autour de l'axe X-X. Chaque pied 12 d'aube est muni au niveau d'une face radiale amont d'au moins une dent 36 (ou créneau) s'étendant radialement vers l'intérieur (c'est-à-dire vers l'axe X-X), cette dent 36 étant destinée à coopérer axialement avec une dent correspondante 34 du crochet du flasque de maintien (les dents des pieds des aubes et celles du crochet du flasque de maintien s'étendent sur une distance angulaire sensiblement égale). D'autre part, la bride 14 du disque 4 comprend au niveau de son extrémité aval une pluralité de saillies 38 (ou créneaux) qui s'étendent radialement vers l'extérieur. Le crochet 24 du flasque de maintien 22 comprend au niveau de son extrémité intérieure (c'est-à-dire au niveau de son extrémité la plus proche de l'axe X-X) une pluralité de saillies 40 (ou créneaux) qui s'étendent radialement vers l'intérieur, ces saillies étant chacune destinées à coopérer axialement avec une saillie correspondante 38 de la bride du disque (les saillies de la bride du disque et celles du crochet du flasque de maintien s'étendent sur une distance angulaire sensiblement égale). Au niveau de son crochet 24, le flasque de maintien 22 est ainsi maintenu axialement par un double crabotage, à savoir par l'engagement axial des dents 34 du crochet contre les dents 36 des pieds 12 des aubes et par l'engagement axial des saillies 38 de la bride 14 du disque contre les saillies 40 du crochet. Ainsi, les aubes 2 sont parfaitement retenues sur le disque 4 et tout risque de déversement du flasque de maintien en fonctionnement est évité. Les figures 3 et 4 illustrent le montage du flasque de maintien 22 contre la face radiale amont 16 du disque. Sur la figure 3, le flasque 22 est amené contre la face radiale amont 16 du disque de sorte que, d'une part, chacune des dents 34 du crochet 24 du flasque vienne axialement se positionner entre deux dents adjacentes 36 des pieds 12 des aubes, et d'autre part, chacune des saillies 40 du crochet du flasque vienne se positionner axialement entre deux saillies adjacentes 38 de la bride 14 du disque. Le flasque de maintien 22 est ensuite pivoté autour de l'axe longitudinal de la turbomachine dans le sens de la flèche F jusqu'à ce que les dents 34 de son crochet viennent en contact axial avec les dents correspondantes 36 des pieds d'aubes et que les saillies 40 viennent en contact axial avec les saillies 38 de la bride 14 du disque (voir la figure 4). Les liaisons boulonnées 28 entre les pattes 15, 27 respectives du flasque de maintien et de la bride du disque sont alors serrées pour assurer une fixation et une anti-rotation du flasque de maintien. De préférence, chaque saillie 38 de la bride 14 du disque est disposée angulairement face à une dent 11 du disque et s'étend selon une direction circonférentielle sur une largeur inférieure à celle de ladite dent. Cette disposition avantageuse permet de ne pas gêner la ventilation des alvéoles 10, 10'. REVENDICATIONS 1. Disque de rotor (4) de turbomachine, comportant : à sa périphérie, une pluralité d'alvéoles (10) sensiblement axiales et ouvertes vers l'extérieur, chaque alvéole étant destinée à recevoir le pied (12) d'une aube (2) et étant délimitée circonférentiellement par deux dents (11) ; une bride annulaire (14) qui s'étend vers l'amont depuis une face radiale amont (16) du disque et autour de laquelle est destinée à être disposée une bride correspondante (26) d'un flasque annulaire (22) de maintien des aubes ; caractérisé en ce que la bride du disque comprend, au niveau de son extrémité aval, une pluralité de saillies (38) qui s'étendent radialement vers l'extérieur, chaque saillie étant destinée à coopérer axialement avec une saillie correspondante (40) du flasque annulaire de maintien des aubes lorsque la bride du flasque est disposée autour de la bride du disque. 2. Flasque annulaire (22) de maintien d'aubes sur un disque de 20 rotor de turbomachine, comportant : un crochet annulaire (24) destiné à être monté contre une face radiale amont des pieds (12) des aubes (2) du disque de rotor (4) et comportant à son extrémité extérieure une pluralité de dents (34) qui s'étendent radialement vers l'extérieur et qui sont chacune destinées à 25 coopérer axialement avec une dent correspondante (36) du pied d'une aube ; et une bride annulaire (26) qui s'étend vers l'amont depuis le crochet et qui est destinée à être disposée autour d'une bride correspondante (14) du disque de rotor ; 30 caractérisé en ce que le crochet du flasque comporte au niveau de son extrémité intérieure une pluralité de saillies (40) qui s'étendent radialement vers l'intérieur et qui sont chacune destinées à coopérer axialement avec une saillie correspondante (38) de la bride du disque lorsque la bride du flasque est disposée autour de la bride du disque. 35 3. Dispositif de retenue axiale d'aubes montées sur un disque de rotor de turbomachine, caractérisé en ce qu'il comporte : un disque de rotor (4) selon la revendication 1 ; un flasque annulaire (22) de maintien des aubes selon la revendication 2 ; et une pluralité d'aubes (2) comprenant chacune un pied (12) monté dans une alvéole correspondante du disque de rotor, chaque pied d'aube étant muni au niveau d'une face radiale amont d'au moins une dent (36) s'étendant radialement vers l'intérieur. 4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel chaque saillie (38) de la bride (14) du disque est disposée angulairement face à une dent (11) du disque et s'étend selon une direction circonférentielle sur une largeur inférieure à celle de la dent de façon à ne pas gêner la ventilation des alvéoles (10, 10'). 5. Dispositif selon l'une des revendications 3 et 4, dans lequel la bride (26) du flasque de maintien (22) est disposée autour de la bride (14) du disque de rotor (4) de façon à ménager avec celle-ci un espace annulaire formant une cavité de diffusion (30), ladite cavité de diffusion débouchant à son extrémité aval dans le fond de chacune des alvéoles (10) du disque à l'extrémité amont de celles-ci, et une pluralité d'orifices d'admission d'air (32) s'ouvrant dans la cavité de diffusion à l'extrémité amont de celle-ci. 6. Turbomachine caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un dispositif de retenue axiale d'aubes montées sur un disque de rotor selon l'une quelconque des revendications 3 à 5.