Brevet FR2960021A1 — publié le 20111118

Arrière-plan de l'invention La présente invention se rapporte au domaine général des aubes en matériau composite d'une roue mobile de turbomachine. Elle concerne plus particulièrement l'amortissement des vibrations apparaissant en fonctionnement entre les talons de deux aubes adjacentes d'une roue mobile. Une roue mobile de turbomachine, comme par exemple une roue mobile d'un étage de turbine basse-pression d'un turboréacteur, comprend un disque sur lequel sont montées une pluralité d'aubes. Au niveau de leur extrémité radiale libre, les aubes présentent chacune un élément transversal, appelé talon, qui a notamment pour fonction de délimiter à l'extérieur la veine d'écoulement du flux gazeux traversant la turbine. Le talon d'une telle aube comporte un bord amont et un bord aval orientés perpendiculairement au sens d'écoulement du flux gazeux. Ces bords sont reliés entre eux par l'intermédiaire de deux bords latéraux avec lesquels le talon de l'aube vient en contact avec les talons des deux aubes de la roue mobile qui lui sont directement adjacentes. Généralement, dans le cas d'aubes métalliques, ces bords latéraux ont un profil dit en Z, c'est-à-dire qu'ils comportent chacun deux portions axiales reliées entre elles par une portion sensiblement transversale. En effet, afin d'amortir les vibrations auxquelles elles sont soumises lors du fonctionnement de la turbine, il est connu de monter les aubes sur le disque avec une contrainte de torsion autour de leur axe principal. Au niveau du talon d'une aube particulière, cette contrainte de torsion se traduit par une mise en contact des portions transversales du talon de l'aube avec les portions transversales des talons des aubes voisines. Les efforts de contact et de frottement ainsi générés au niveau des talons des aubes permettent de dissiper l'énergie vibratoire résultant du fonctionnement de la turbine. Un tel amortissement des vibrations n'est cependant pas applicable aux roues mobiles dont les aubes sont en matériau composite. En particulier, dans le cas d'une aube en CMC (composite à matrice céramique), les contraintes générées par une mise en torsion de l'aube sont trop élevées au regard des capacités du matériau composite. Par ailleurs, le recours à des aubes en matériau composite a également pour inconvénient d'engendrer de fortes marches ou d'importants débattements entre les talons d'aubes adjacentes en cas de basculement des aubes entre elles. Objet et résumé de l'invention La présente invention a donc pour but principal de pallier de tels inconvénients en proposant d'amortir efficacement les vibrations entre talons d'aubes adjacentes en matériau composite sans générer de contraintes excessives dans les aubes. Ce but est atteint grâce à une roue mobile de turbomachine, comprenant un disque muni d'alvéoles à sa périphérie, et une pluralité d'aubes en matériau composite, chaque aube ayant une pale, un pied monté dans l'une des alvéoles du disque et un talon situé au voisinage de l'extrémité libre de la pale, et dans laquelle, conformément à l'invention, chaque talon présente au niveau de sa face externe au moins un crochet ouvert en direction axiale, la roue comprenant en outre un jonc annulaire d'amortissement des vibrations monté autour du talon des aubes et maintenu sur ces derniers par l'intermédiaire des crochets. Le jonc d'amortissement des vibrations est en contact avec chaque talon d'aube par l'intermédiaire des crochets. En fonctionnement, le jonc vient donc frotter contre ces crochets des talons des aubes. Ce frottement permet ainsi de dissiper l'énergie vibratoire liée à la rotation de la roue mobile. Aucune contrainte n'est appliquée sur les aubes pour obtenir une telle dissipation d'énergie. La durée de vie des aubes s'en trouve augmentée. En cas de basculement des aubes entre elles, un tel jonc permet également de pouvoir encaisser d'importants décalages radiaux entre les talons des aubes. Par ailleurs, la présence de ce jonc ne dégrade pas les performances de la roue mobile (la veine d'écoulement du flux gazeux traversant la roue n'est pas modifiée). Le montage et le démontage de l'amortisseur sont aussi aisés et l'ajout de masse réduit. Le jonc d'amortissement des vibrations peut comprendre des portions sensiblement axiales alternant avec des portions sensiblement tangentielles. Une telle disposition en zigzag permet au jonc d'encaisser les écarts tangentiels pouvant se créer entre les talons des aubes (le jonc a alors tendance à s'agrandir ou à se resserrer). Chaque talon d'aube peut présenter au moins un crochet amont ouvert vers l'amont et au moins un crochet aval ouvert vers l'aval. Dans ce cas, le jonc d'amortissement des vibrations passe de préférence alternativement dans le crochet amont et le crochet aval de chaque talon d'aube. Les aubes peuvent être réalisées en matériau composite à matrice céramique et le jonc d'amortissement des vibrations à base de cobalt. Le jonc d'amortissement des vibrations peut présenter une section sensiblement circulaire. Il peut être maintenu dans les crochets des talons des aubes par clipsage. L'invention a également pour objet une turbomachine comprenant au moins une roue mobile telle que définie 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 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 perspective d'une roue mobile de turbomachine selon l'invention ; - la figure 2 est une agrandie d'un détail de la figure 1 ; et - la figure 3 est une vue de dessus de la figure 2. Description détaillée d'un mode de réalisation L'invention est applicable à différents types d'aubes de turbomachine, notamment des aubes de compresseur et de turbine de différents corps de turbines à gaz, par exemple à une aube de roue mobile d'un étage de turbine basse-pression, telle que celle illustrée par la figure 1. De façon bien connue en soi, la roue mobile 10 d'un étage de turbine basse-pression comprend un rotor de turbine 12 (partiellement représenté) d'axe de rotation X-X et sur lequel sont montées plusieurs aubes 14 sensiblement identiques les unes aux autres (en terme de composition, masse, dimensions et forme géométrique). L'aube 14 de la figure 1 comprend une pale 16, un pied 18, par exemple à section en forme de bulbe, prolongé par une échasse 20, une plateforme intérieure 22 située entre l'échasse et la pale, et un talon 24 situé au voisinage de l'extrémité libre de la pale. La pale 16 s'étend en direction longitudinale entre la plateforme 22 et le talon 24 et présente en section transversale un profil incurvé entre son bord d'attaque 16a et son bord de fuite 16b. L'aube 14 est montée sur le rotor de turbine 12 par engagement de son pied 18 dans une alvéole 26 de forme correspondante aménagée à la périphérie du rotor. A son extrémité radiale externe, la pale 16 se raccorde au talon 24 sur une face intérieure 28 du talon qui délimite, à l'extérieur, la veine d'écoulement du flux gazeux traversant la turbine. Dans ses parties d'extrémité amont et aval (dans le sens f d'écoulement du flux gazeux), le talon se termine par des becquets de recouvrement 30. Du côté externe, le talon porte des léchettes 32 à profil en forme de dents dont les extrémités peuvent pénétrer dans une couche de matériau abradable d'un anneau de turbine (non représenté) pour réduire le jeu entre le sommet d'aube et l'anneau de turbine. Le talon 24 de l'aube est de forme sensiblement parallélépipédique avec un bord amont 24a et un bord aval 24b orientés perpendiculairement au sens d'écoulement du flux gazeux et reliés par des deux bords latéraux 24c avec lesquels le talon vient en contact avec les talons des deux aubes de la roue mobile qui lui sont directement adjacentes. L'aube illustrée sur la figure 1 est réalisée en matériau composite, par exemple en CMC, à partir d'un procédé de fabrication tel que celui décrit par exemple dans la demande de brevet français n° 09 58931 déposée le 14 décembre 2009 conjointement par Snecma et Snecma Propulsion Solide et dont le contenu est incorporé ici par référence. Le procédé décrit dans cette demande de brevet présente la particularité que l'ébauche fibreuse réalisée par tissage tridimensionnel est mise en forme pour obtenir une préforme fibreuse en une seule pièce ayant une première partie formant préforme de pale 16 et pied 18 d'aube, une deuxième partie formant préforme de plateforme 22 ou talon 24, et une troisième partie formant préforme de renfort de plateforme ou préforme de becquets de recouvrement 30 de talon. Ainsi, après densification de la préforme, on obtient une aube en matériau composite ayant un renfort fibreux constitué par la préforme et densifié par la matrice, et formant une seule pièce avec plateforme et/ou talon intégrés. Bien entendu, d'autres procédés de fabrication d'une aube en matériau composite peuvent être utilisés pour la réalisation des aubes. En fonctionnement, les aubes 14 de la roue mobile 10 sont soumises à des vibrations qu'il est nécessaire d'amortir. A cet effet, il est prévu de monter un jonc annulaire d'amortissement des vibrations 100 autour du talon des aubes et maintenu sur ces derniers. Le maintien du jonc d'amortissement des vibrations 100 est assuré par l'intermédiaire de crochets 34 formés à la surface externe des talons 24 des aubes, De façon plus précise, chaque talon d'aube présente, au niveau de sa surface externe et entre ses deux léchettes 32, une paire de crochets amont 34p qui sont ouverts en direction axiale vers l'amont, et une paire de crochets aval 3412 qui sont ouverts en direction axiale vers l'aval. De tels crochets 34 peuvent être formés au cours du procédé de fabrication de l'ébauche fibreuse de l'aube. En effet, la préforme fibreuse peut présenter une quatrième partie distincte des trois autres et formant préforme de crochets amont et aval. Les portions de cette quatrième partie qui ne servent pas à la formation des crochets amont et aval sont découpées préalablement à la phase de densification. Le jonc d'amortissement des vibrations 100 est un anneau 360° qui est fermé. Il présente une section droite sensiblement circulaire. Il peut être creux ou plein, torsadé ou tressé. Il est de préférence formé à base de cobalt. Le jonc est fixé sur le talon des aubes en venant se clipser dans les crochets 34. Plus précisément, comme représenté sur la figure 3, le jonc vient se clipser alternativement dans l'un des crochets amont 34a et l'un des crochets aval 3412 de chaque talon d'aube. Ainsi, le jonc présente des portions 104 qui s'étendent selon une direction sensiblement axiale alternant avec des portions 102 qui s'étendent selon une direction sensiblement tangentielle. Avec une telle disposition en zigzag, le jonc peut s'agrandir ou se resserrer et encaisser ainsi les écarts tangentiels pouvant se créer entre les talons des aubes. En fonctionnement, le jonc 100 vient frotter contre les parois internes des crochets 34 des talons des aubes dans lesquelles il est monté. Ce frottement permet ainsi de dissiper l'énergie vibratoire liée à la rotation de la roue mobile. Bien entendu, le jonc d'amortissement des vibrations pourrait être disposé de manière différente que celle représentée sur les figures 1 à 3. Par exemple, il pourrait présenter des portions axiales plus longues (en brisant l'alternance systématique crochet amont/crochet aval). REVENDICATIONS1. Roue mobile (10) de turbomachine, comprenant un disque (12) muni d'alvéoles (26) à sa périphérie, et une pluralité d'aubes (14) en matériau composite, chaque aube ayant une pale (16), un pied (18) monté dans l'une des alvéoles du disque et un talon (24) situé au voisinage de l'extrémité libre de la pale, caractérisée en ce que : chaque talon présente au niveau de sa face externe au moins un crochet (341 34b) ouvert en direction axiale, et en ce que la roue comprend en outre un jonc annulaire d'amortissement des vibrations (100) monté autour du talon des aubes et maintenu sur ces derniers par l'intermédiaire des crochets. 2. Roue selon la revendication 1, dans laquelle le jonc 15 d'amortissement des vibrations (100) comprend des portions sensiblement axiales (104) alternant avec des portions sensiblement tangentielles (102). 3. Roue selon l'une des revendications 1 et 2, dans laquelle chaque talon d'aube présente au moins un crochet amont (34a) ouvert 20 vers l'amont et au moins un crochet aval (34b) ouvert vers l'aval, le jonc d'amortissement des vibrations passant alternativement dans le crochet amont et le crochet aval de chaque talon d'aube. 4. Roue selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans 25 laquelle les aubes (14) sont réalisées en matériau composite à matrice céramique et le jonc d'amortissement des vibrations (100) est réalisé à base de cobalt. 5. Roue selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans 30 laquelle le jonc d'amortissement des vibrations (100) présente une section sensiblement circulaire. 6. Roue selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans laquelle le jonc d'amortissement des vibrations (100) est maintenu dans 35 les crochets des talons des aubes par clipsage.. Turbomachine comprenant au moins une roue mobile (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6.