Brevet FR2939833A1 — publié le 20100618

L'invention concerne d'une façon générale les roues de turbine dans des turbines à gaz et vise plus particulièrement la ventilation des logements dans lesquelles sont logées des aubes portées par les roues. Le domaine d'application de l'invention est notamment celui des turbines à gaz industrielles et des moteurs aéronautiques à turbine à gaz. Dans une roue de turbine, les aubes sont montées à la périphérie d'un disque, chaque aube ayant une pale avec un pied solidaire d'une attache engagée axialement dans un logement ou alvéole s'ouvrant à la périphérie du disque et s'étendant entre deux faces opposées du disque. Il est nécessaire de ventiler les fonds des logements afin de refroidir les aubes, ces dernières étant échauffées par le flux gazeux traversant la turbine. Des dispositifs de ventilation de fonds d'alvéoles connus sont arrangés de telle sorte que l'air est évacué par l'aube refroidie et non pas directement vers la face aval de la roue. Une telle aube est couteuse à réaliser car on doit y ménager des passages pour l'évacuation de l'air. Par ailleurs, les roues de turbine comprennent généralement un dispositif de rétention axial des aubes constitué par un flasque pour éviter ou, à tout le moins, limiter un déplacement axial des aubes généralement dû aux vibrations. Dans d'autres dispositifs de ventilation, il est nécessaire de prévoir des ouvertures dans le flasque afin que l'air puisse traverser le flasque avant de s'écouler dans le fond de l'alvéole. L'invention a pour but de proposer une roue de turbine munie d'un dispositif de ventilation de fond de logement de disque de turbine ne nécessitant pas la réalisation d'ouvertures dans le flasque. Ce but est atteint grâce à une roue de turbine comprenant : - une pluralité d'aubes ; un disque à la périphérie duquel sont montés les aubes, chacune des aubes ayant une pale solidaire d'une attache engagée dans un logement s'ouvrant à la périphérie du disque et s'étendant axialement entre deux faces opposées du disque, les logements ayant un fond et étant séparés les uns des autres par des parties du disque formant des dents, et 35 des dispositifs de retenue axiale des aubes sur le disque comprenant un flasque de retenue exerçant un appui latéral axial sur les dents du disque sur l'un, ou premier, des côtés amont et aval du disque, roue de turbine dans laquelle il existe au moins un interstice entre le flasque de retenue et les attaches des aubes, et un jeu radial entre les attaches et le fond de leurs logements respectifs, de telle sorte que de l'air peut circuler entre le côté amont et le côté aval du disque afin de ventiler le fond des logements. Grâce à l'invention, l'air passe tout d'abord à travers l'interstice puis traverse le disque en circulant dans les passages délimités entre les fonds des logements et les attaches correspondantes. Selon une variante, l'interstice est constitué par un jeu axial défini entre le flasque et les attaches. Dans ce cas, la valeur du jeu axial est faible, de préférence comprise entre 0 et 1/10e afin de limiter l'amplitude du déplacement axial des aubes par rapport au disque. Avantageusement, chacune des attaches comprend un talon faisant radialement saillie depuis une extrémité de ladite attache opposée à la pale. Préférentiellement, le talon est disposé du côté de la face latérale de l'attache qui est située du premier côté du disque. Avantageusement, le talon présente une extrémité tronquée de sorte que le jeu radial est défini entre ladite extrémité tronquée et le fond du logement correspondant. La troncature est réalisée de manière à obtenir un flux d'air de ventilation calibré. Il serait en effet néfaste qu'un flux trop important de gaz ne s'écoule entre les faces amont et aval du disque. Selon un mode de réalisation avantageux, chacune des dents comprend un renflement axial sur lequel le flasque vient en appui. On comprend que dans ce cas, l'interstice est créé grâce au fait que le renflement permet d'écarter ou décoller légèrement le flasque de la surface latérale des dents. Avantageusement, le renflement présente la forme d'un plot. De préférence, le plot présente une forme sensiblement cylindrique, cette forme étant obtenue préférentiellement par enlèvement de matière lors de la réalisation du disque. De manière avantageuse, chacune des attaches comporte en outre un relief de positionnement axial de l'aube. Ce relief de positionnement axial permet de calibrer le jeu axial entre les attaches et le flasque. De préférence, ce relief est un plot ayant une épaisseur axiale. Selon l'invention, on décolle légèrement le flasque des talons de sorte que le flasque n'obture pas le passage défini entre l'extrémité inférieure des attaches et le fond des logements correspondants. Grâce à l'invention, la hauteur radiale du flasque peut donc être avantageusement sensiblement égale à la hauteur radiale des talons des attaches. Un intérêt est d'éviter que le flasque ne vienne en contact avec le stator, ce dernier pouvant s'étendre radialement jusqu'aux attaches des aubes. La présente invention concerne également une turbomachine comprenant une roue de turbine selon la présente invention. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description faite ci- après en référence aux dessins annexés, sur lesquels : la figure 1 est une vue partielle en demi-coupe axiale d'une roue de turbine selon un mode de réalisation de l'invention, tandis que la figure 1A est une vue de détail du contact entre le flasque de retenue et le disque ; - la figure 2 est une vue en perspective d'une aube de la roue de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue partielle en perspective montrant le montage d'aubes dans le disque de la roue de turbine de la figure 1 ; et les figures 4 et 5 illustrent schématiquement, en perspective, deux modes de réalisation du flasque de retenue de la roue de turbine de la figure 1. La figure 1 montre une roue 10 d'un rotor de turbine, par exemple un rotor de turbine haute pression (HP) dans un moteur à turbine à gaz. La roue 10 comprend un disque 12 portant à sa périphérie une pluralité d'aubes 20. Chacune des aubes 20 comporte une pale 22 qui s'étend dans le passage annulaire 30 pour le flux gazeux à travers la turbine, lequel passage est délimité du côté externe par un anneau de turbine (non représenté) adjacent aux sommets des pales. Chaque aube a son pied solidaire d'une plate-forme 24 portant une attache (ou échasse) 26 par laquelle l'aube est reliée au disque 12. Dans l'exemple illustré, l'attache présente un profil en forme de � sapin �. Les plates-formes 24 des aubes délimitent le passage 30 du côté interne. Les attaches 26 sont engagées axialement dans des logements (ou alvéoles) 14 de forme correspondante répartis et s'ouvrant à la périphérie du disque 10. Les logements 14 s'étendent axialement entre des faces latérales amont (ou avant) 12a et aval (ou arrière) 12b du disque 12 et sont séparées les uns des autres par des dents 16 du disque. Les termes amont et aval sont utilisés ici en référence au sens d'écoulement du flux gazeux dans la turbine. A l'aide des figures 1 et 2, on constate que les attaches 26 s'étendent tout le long des logements 14 et les faces latérales amont 26a et aval 26b des attaches sont situées sensiblement dans des mêmes plans que, respectivement, les faces latérales amont 12a et aval 12b du disque 12. Par ailleurs, comme on le voit bien sur la figure 3, chacune des attaches 26 comprend un talon 27 faisant radialement saillie depuis une extrémité 26c de l'attache 26 qui est opposée à la pale 22, ce talon 27 étant de préférence disposé du côté de la face latérale amont 16a de l'attache 16. Conformément à l'invention, on prévoit un jeu radial Jr entre chacune des attaches 26 et le fond 14a du logement 14 de telle sorte que de l'air puisse circuler depuis les faces latérales amont 12a vers l'aval 12b du disque 12 afin de ventiler le fond 14a du logement 14. Le flux d'air F a été représenté par des flèches en pointillées sur la figure 1. Dans l'exemple illustré sur les figure 2 et 3, le talon 27 présente une extrémité inférieure 27a tronquée de sorte que le jeu radial Jr est défini entre cette extrémité tronquée 27a et le fond 14a du logement 14. A l'aide de la figure 3, on voit que chaque logement 14 présente un passage P délimité entre l'extrémité tronquée 27a et le fond 14a dudit logement 14, lequel passage permettant à l'air d'entrer dans le fond du logement. Du côté aval, les aubes 20 sont préférentiellement retenues axialement par butée entre des reliefs 28 en forme de nervure formées sur les faces inférieures des plates-formes 24 et des butées ou taquets 18 faisant saillie sur les côtés aval des dents 16 du disque, comme cela est représenté sur la figure 1. Du côté amont, les aubes sont retenues axialement par des dispositifs de retenue axiale comportant un flasque de rétention axial 40. Dans l'exemple illustré, le flasque de rétention axial 40 est monté sur la roue 10 en étant maintenu axialement par un anneau fendu ou jonc 44 qui est engagé dans une gorge annulaire 1Oa formée dans le rotor, ledit anneau s'appuyant sur la face amont du flasque 40. Comme on le voit sur la figure 4, le flasque 40 comporte des ailettes 42 qui viennent en appui latéral sur les faces latérales amont 16a des dents 16. Dans le mode de réalisation de la figure 5, le flasque 40 présente un rebord périphérique continu 46 en saillie qui vient en appui latéral sur la face latérale amont 12a du disque 12 , au niveau des dents 16. Plus précisément, le flasque 40 vient en l'espèce avantageusement en appui sur des renflements axiaux 50 formant de préférence des plots qui sont disposés sur les faces latérales amont 16a des dents 16. Il s'ensuit que le flasque 40 est légèrement décollé des dents 16 et également des faces latérales amont 26a des attaches 26, définissant ainsi un interstice I entre le flasque de retenue 40 et les faces latérales amont 26a des attaches 26, en conséquence de quoi de l'air peut circuler entre le flasque 40 et les faces latérales amont 26a des attaches 26. Ainsi, on décolle ou écarte légèrement le flasque 40 du disque 12 afin de ne pas obturer les passages P. Il s'ensuit que l'air provenant de la veine amont du flux gazeux passe dans l'interstice I existant entre le flasque de retenue 40 et les faces latérales des attaches 26 des aubes 20 avant de pénétrer dans les passages P pour enfin ressortir du côté aval du disque 12, ce circuit d'air permettant de ventiler et refroidir le fond des logements 14. Comme on le voit mieux sur la figure 3, les attaches 26 des aubes 20 sont également pourvues de reliefs 52 de positionnement axial de l'aube, le relief de positionnement étant disposé sur la face latérale amont 26a de chacune des attaches 26. Conformément à l'invention, le flasque 40 peut prendre appui sur ces reliefs mais cela n'est pas nécessaire. On pourra prévoir au contraire un léger jeu axial Ja entre le flasque et les faces latérales amont des attaches 26, ce jeu axial ]a étant défini entre la face aval du flasque 40 et le relief 52. Les reliefs 52 permettent de diminuer le jeu entre le flasque et les attaches résultant du décollement du flasque, ceci afin de limiter l'amplitude de déplacement axial de l'aube 20 dans son logement 14. Dans un autre mode de réalisation non représenté ici, la roue de turbine ne comporte pas de plots 50 ni de reliefs 52, si bien que le flasque 40 prend appui directement contre les faces latérales amont 16a des dents 16 tandis que l'interstice entre le flasque de retenue et les attaches des aubes est constitué par un léger jeu axial prévu entre le flasque et les attaches. Ainsi, dans cette conformation, une fraction d'air provenant d'une zone amont où la roue de turbine circule entre le flasque et la face latérale des attaches avant de pénétrer dans le fond d'alvéole par le passage P. REVENDICATIONS1. Roue de turbine (10) comprenant : une pluralité d'aubes (20) ; un disque (12) à la périphérie duquel sont montés les aubes (20), chacune des aubes ayant une pale (22) solidaire d'une attache (26) engagée dans un logement (14) s'ouvrant à la périphérie du disque et s'étendant axialement entre deux faces opposées (12a, 12b) du disque (12), les logements ayant un fond (14a) et étant séparés les uns des autres par des parties du disque formant des dents (16), et - des dispositifs de retenue axiale (40) des aubes (20) sur le disque (12) comprenant un flasque de retenue exerçant un appui latéral axial sur les dents (16) du disque sur l'un, ou premier, des côtés amont (12a) et aval (12b) du disque (12), caractérisée en ce qu'il existe un interstice (I) entre le flasque de retenue (40) et les attaches des aubes (26), et un jeu radial (Jr) entre les attaches et le fond (14a) de leurs logements respectifs (14) de telle manière que de l'air puisse circuler entre le côté amont et le côté aval du disque (12) afin de ventiler le fond (14a) des logements (14). 2. Roue de turbine selon la revendication 1, caractérisée en ce que chacune des attaches comprend un talon (27) faisant radialement saillie depuis une extrémité (26c) de ladite attache (26) opposée à la pale (22). 3. Roue de turbine selon la revendication 2, caractérisée en ce que le talon (27) est disposé du côté de la face latérale (26a) de l'attache (26) qui est proche du premier côté du disque (12). 4. Roue de turbine selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que le talon (27) présente une extrémité tronquée (27a) de sorte que le jeu radial (Jr) est défini entre ladite extrémité tronquée (27a) et le fond (14a) du logement (14) correspondant, de telle manière que le débit d'air de ventilation est calibré. 5. Roue de turbine selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que chacune des dents (16) comprend un renflement axial (50) sur lequel le flasque (40) vient en appui. 6. Roue de turbine selon la revendication 5, caractérisée en ce que le renflement (50) présente la forme d'un plot. 7. Roue de turbine selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, 10 caractérisée en ce que chacune des attaches (26) comporte en outre un relief de positionnement axial (52) de l'aube (22). 8. Roue de turbine selon la revendication 7, caractérisée en ce que le relief de positionnement (52) est disposé sur la face latérale (26a) de 15 l'attache (26) qui est proche du premier côté de disque. 9. Roue de turbine selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que la hauteur radiale du flasque (40) est sensiblement égale à la hauteur radiale des talons (27) des attaches 20 afin de minimiser l'encombrement radial du flasque (40). 10.Turbomachine comportant une roue de turbine selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.5