Brevet FR3072122A1 — publié le 20190412

ROUE DE TURBOMACHINE DOMAINE [1] La présente invention concerne le domaine des zones de fuite sous les plates-formes des aubes d'une roue aubagée dans une turbomachine. CONTEXTE [2] Typiquement, chaque aube d'une roue de turbine comprend une pale reliée à son extrémité radialement interne à une plate-forme reliée à un pied par une échasse. Les rainures du disque sont régulièrement réparties autour de l'axe du disque et définissent entre elles des dents. En position de montage, les plates-formes des aubes sont disposées circonférentiellement les unes à côté des autres et entourent les dents du disque. Les bords longitudinaux des plates-formes des aubes sont séparés les uns des autres en direction circonférentielle par de faibles jeux. Il est connu de monter entre les échasses des aubes des dispositifs d'étanchéité qui, en fonctionnement, sont sollicités radialement vers l'extérieur par les forces centrifuges et viennent en appui radial sur les faces radialement internes des plates-formes pour limiter les fuites de gaz entre les bords longitudinaux des plates-formes. Ces dispositifs d'étanchéité peuvent également assurer un amortissement des vibrations auxquelles les aubes sont soumises en fonctionnement. [003] Dans la technique actuelle, ces dispositifs ou organes d'étanchéité, appelés parfois « bonbons », sont engagés dans des cavités latérales des aubes, qui sont formées radialement à l'intérieur des plates-formes et qui débouchent en direction circonférentielle. Chaque organe d'étanchéité comprend une partie d'extrémité circonférentielle engagée dans la cavité latérale d'une aube et une partie d'extrémité circonférentielle opposée engagée dans la cavité latérale d'une aube adjacente. [004] Pour limiter les réintroductions d'air dans les cavités inter-aubes ou inter-échasses, chaque échasse comprend une paroi transverse à chacune 2 de ses extrémités amont et aval. Ces parois transverses s'étendent transversalement à l'axe de rotation de la turbomachine mais ne sont pas nécessairement radiales. Les parois transverses amont sont ainsi agencées bout à bout et il en est de même des parois transverses aval. On comprend 5 que la forme de chaque dispositif est imposée par la forme de l'aube, plus spécifiquement par la géométrie de la cavité. [5] Pour réaliser le montage de la roue, l'opérateur procède de la manière suivante. Tout d'abord, l'opérateur engage un pied d'aube, depuis une extrémité aval par exemple, dans une alvéole du disque. L'opérateur monte 10 ensuite simultanément un couple aube/dispositif d'étanchéité et répète cette opération jusqu'au montage de l'avant-dernière aube. Le montage de la dernière aube doit être réalisé en même temps que les deux dispositifs d'étanchéité de part et d'autre de l'échasse de l'aube. Pour cela, un savoir-faire et une formation technique est nécessaire et il est courant que le 15 positionnement de cette dernière aube nécessite autant de temps que le positionnement de toutes les aubes précédemment positionnées. RESUME DE L'INVENTION [6] La présente invention concerne tout d'abord une roue en particulier de turbine pour turbomachine comprenant un disque présentant à sa 20 périphérie une pluralité d'alvéoles sensiblement axiales, une pluralité d'aubes dont les pieds sont engagés axialement et retenus radialement dans lesdites alvéoles et qui présentent des échasses de liaison des pieds à des plates formes destinées à délimiter radialement vers l'extérieur, une veine annulaire d'un flux gazeux, des dispositifs d'étanchéité montés dans des 25 cavités inter-échasses délimitées circonférentiellement entre deux échasses de deux aubes adjacentes, et axialement par des parois transverses reliées extérieurement aux plates-formes et toutes formées à une même première extrémité amont ou aval des échasses et coopérant ensemble bout à bout pour fermer axialement lesdites cavités inter-échasses, caractérisée en ce 3 que lesdits dispositifs d'étanchéité comprennent chacun au moins une paroi d'étanchéité dont les bords circonférentiels sont agencés bout à bout avec des secondes extrémités adjacentes d'échasses, ces dites secondes extrémités des échasses étant opposées axialement aux premières 5 extrémités des échasses. [7] Selon l'invention, à une première extrémité des échasses l'étanchéité est réalisée de manière conventionnelle par mise bout à bout de parois transverses tandis qu'à une seconde extrémité des échasses l'étanchéité est réalisée par aboutement circonférentiel d'une paroi d'étanchéité appartenant 10 à un dispositif d'étanchéité avec deux secondes extrémités adjacentes d'échasses adjacentes. Cette étanchéité particulière autorise un montage plus simple des aubes et des dispositifs d'étanchéité sur le disque. En effet, il est ainsi possible dans une première étape de monter toutes les aubes sur le disque par un engagement axial des pieds dans les alvéoles du disque. 15 Dans une seconde étape, l'opérateur procède au montage de chacun des dispositifs d'étanchéité depuis les secondes extrémités des échasses des aubes, cette seconde étape étant rendue possible par l'espace circonférentiel laissé libre entre deux secondes extrémités d'échasses. [8] La séquence de montage des aubes et des dispositifs d'étanchéité 20 sur le disque est fortement simplifiée puisqu'il suffit de monter successivement toutes les aubes puis successivement tous les dispositifs d'étanchéité sans avoir à manipuler simultanément une aube et un dispositif d'étanchéité. [9] Le terme « transverse » désigne dans le présent document une 25 direction agencée en travers de l'axe de rotation de la roue mobile. Ainsi, une paroi transverse est une paroi dont le plan de définition intercepte l'axe de rotation de la roue mobile, cette paroi n'étant pas nécessairement purement radiale mais pouvant l'être. [10] Bien évidemment, chacune des secondes extrémités des échasses pourrait être reliée à une paroi transverse comme dans la technique antérieure. Toutefois, celle-ci doit alors être suffisamment petite 4 circonférentiellement pour permettre le montage des dispositifs d'étanchéité comme décrit au paragraphe précédent. [11] Dans une configuration particulière de l'invention, la seconde extrémité de chaque échasse ou du moins de certaines des échasses est 5 dépourvue de paroi radiale. [12] Selon une autre caractéristique de l'invention, la paroi d'étanchéité de chaque dispositif d'étanchéité comprend un bord radialement externe apte à venir, en fonctionnement, en appui radialement vers l'extérieur sur un béquet prolongeant la plate-forme, pour réaliser une étanchéité en fonctionnement 10 du dispositif d'étanchéité sur un béquet de l'aube. Ainsi, en fonctionnement, le bord radialement externe vient en appui radialement vers l'extérieur sur une face radialement interne du béquet. [13] Selon encore une autre caractéristique de l'invention, les dispositifs d'étanchéité comprennent des échancrures ou encoches débouchant 15 radialement vers l'intérieur et dans lesquelles est engagé radialement vers l'extérieur un jonc annulaire bloqué axialement sur une face du disque. [14] Ce jonc annulaire peut être engagé dans des crochets portés par les secondes extrémités des échasses des aubes. [15] Dans ce montage, le jonc assure simultanément le blocage axial des 20 aubes et des dispositifs d'étanchéité. [16] Chaque dispositif d'étanchéité peut être réalisé par emboutissage d'une tôle. [17] L'invention concerne également turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, comprenant une roue aubagée 25 telle que décrit précédemment. [18] Elle concerne encore un procédé de montage de la roue selon l'invention, le procédé comprenant les étapes suivantes : - Engagement axial de chacun des pieds des aubes dans les alvéoles du disque, depuis la première extrémité des échasses des aubes ; et 30 - Engagement de chacun des dispositifs d'étanchéité depuis la seconde extrémité des échasses. 5 [0193 Dans une étape ultérieure, le jonc annulaire est monté dans les crochets des échasses et les encoches des dispositifs d'étanchéité. [020] L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante 5 faite à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES - la figure 1 est une demi-vue schématique partielle en coupe axiale d'une turbine basse-pression de turbomachine selon la technique connue ; - la figure 2 est une vue schématique en perspective de la partie 10 radialement interne d'une aube de la turbine représentée en figure 1 ; - la figure 3 est une vue schématique de côté de l'aube de la figure 2 avec un dispositif d'étanchéité monté dans une cavité ou logement inter-échasses ; - les figures 4 et 5 sont des vues schématiques d'une aube destinée à être 15 utilisée dans une turbine d'une turbomachine selon l'invention ; - la figure 6 est une vue schématique de côté de l'aube de la figure 4 avec un dispositif d'étanchéité intégré dans une cavité inter-échasses ; - la figure 7 est une vue schématique en perspective de deux aubes de turbine adjacentes d'une roue aubagée selon l'invention, un dispositif 20 d'étanchéité étant monté dans une cavité inter-échasses ; - la figure 8 est une vue schématique représentant le montage d'un dispositif d'étanchéité dans une cavité inter-échasses d'une roue aubagée selon l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE 25 [021] On se réfère d'abord à la figure 1 qui est une demi-vue schématique en coupe d'une turbine basse-pression de turbomachine, selon un plan passant par l'axe de rotation X du rotor de la turbine aux figures 2 et 3 qui illustrent de manière isolée une aube de turbine. L'invention est bien 6 évidemment applicable à d'autres parties de la turbomachine où des dispositifs d'étanchéité tels que décrit ci-après peuvent être utilisés pour une fonction d'étanchéité inter-aubes. [0221 Le rotor de la turbine basse-pression comprend des roues 10 5 assemblées axialement les unes aux autres par des brides annulaires et comportant chacune un disque 12 portant des aubes 14 individuelles. Ces aubes comprennent chacune une pale 15 reliée par une plate-forme 16 et une échasse 19 à un pied 21 qui est par exemple en queue d'aronde ou analogue, et qui est engagé dans une alvéole longitudinale formée à la 10 périphérie externe d'un disque 12 (figure 1). Les alvéoles ou rainure de logement des pieds d'aubes définissent entre elles des dents qui sont agencées en vis-à-vis radial des plates-formes des aubes. Le rotor est relié à l'arbre de turbine par l'intermédiaire d'un cône d'entraînement 17. Entre les roues 10 se trouvent des rangées annulaires d'aubes fixes 18 qui sont 15 montées par des moyens appropriés à leurs extrémités radialement externes sur un carter 21 de la turbine basse-pression. Les aubes fixes 18 de chaque rangée sont réunies entre elles à leurs extrémités radialement internes par des secteurs annulaires 20 placés circonférentiellement bout à bout. Des tôles ou rebords circonférentiels 22 amont et aval sont formés en saillie 20 axiale sur les secteurs annulaires 20, et constituent des chicanes avec d'autres becquets ou rebords circonférentiels 24 amont et aval des plates-formes des aubes 14, pour limiter le passage des gaz de combustion, provenant de la chambre de combustion en amont de la turbine, radialement de l'extérieur vers l'intérieur. Le terme « radialement » en relation avec les 25 termes « interne » et « externe » sont à interpréter au regard de l'axe de la roue mobile ou axe de rotation de la turbomachine. Les termes « amont » et « aval » sont à interpréter en relation avec la sens d'écoulement de l'air au travers de la roue lorsque celle-ci est intégrée à une turbomachine. [023] Chaque aube 14 comprend également une première paroi transverse 30 aval 26 formée à l'extrémité aval ou première extrémité de l'échasse 19 et une seconde paroi transverse 28 amont formée à l'extrémité amont ou 7 seconde extrémité de l'échasse 19. Comme cela est visible sur les figures 2 et 3, ces parois transverses amont 28 et aval 26 sont reliées radialement vers l'extérieur aux bords amont et aval, respectivement, de la plate-forme 16. Les bords circonférentiels des parois transverses amont 28 sont agencés 5 bout à bout, c'est-à-dire juxtaposés circonférentiellement, et il en est de même des bords circonférentiels des parois transverses aval 26, afin de limiter les réintroductions de gaz chauds dans les cavités inter-échasses délimitées par deux échasses 19 consécutives ou adjacentes circonférentiellement. 10 [024] Comme cela est visible en figure 3, ces cavités inter-échasses logent chacune un dispositif d'étanchéité 30 monté pour une partie dans une demi-cavité d'une aube 14 et pour l'autre partie dans une demi-cavité d'une aube 14 adjacente. Ces organes d'étanchéité 30 permettent par appui radial sur les faces internes des plates-formes 16 de limiter les réintroductions de gaz 15 chauds entre les interstices à la jonction entre deux plates-formes 16 consécutives. [025] Comme évoqué précédemment, le montage des dispositifs d'étanchéité 30 et des aubes 14 peut s'avérer délicat à réaliser rendant l'opération d'assemblage d'une roue longue et couteuse. 20 [026] Ainsi, selon l'invention représentée en figure 4, il est proposé de supprimer la seconde paroi transverse (figure 5) de l'aube 32, c'est-à-dire la paroi transverse amont 28 et de conserver la première paroi transverse 26 et de réaliser l'étanchéité circonférentielle par une paroi transverse 34 de chaque dispositif d'étanchéité 36 (figures 6 et 7). 25 [027] A cette fin, chaque dispositif d'étanchéité 36 comprend une première extrémité, ici l'extrémité aval, similaire à celle décrite en relation avec la technique antérieure et venant en vis-à-vis axial de deux parois transverses aval 26 aboutées, mise bout à bout par leurs extrémités circonférentielles, de deux aubes 32 adjacentes et une seconde extrémité, ici l'extrémité amont, 30 qui comprend une paroi transverse d'étanchéité 34 dont les bords circonférentiels 34a, 34b sont agencés bout à bout avec les secondes 8 extrémités, ici les extrémités amont, de deux échasses 19 adjacentes. Chaque dispositif d'étanchéité 36 ou « bonbon » peut être réalisé par emboutissage d'une tôle dont la paroi d'étanchéité 34 amont est plus épaisse que le reste de la tôle et notamment les voiles latéraux 38 destinés à 5 coopérer avec les faces latérales des échasses 19, le voile aval 40 de butée sur les parois transverses aval 26 et le voile supérieure 42 de liaison des voiles latéraux 38, du voile aval 40 et de la paroi d'étanchéité 34 amont. Comme cela est visible sur la figure 6, la paroi d'étanchéité 34 de chaque dispositif d'étanchéité 36 est en appui radialement vers l'extérieur, en 10 fonctionnement, sur deux béquets 24 adjacents de manière à assurer une étanchéité à cet endroit entre les deux pièces qui était réalisée dans la technique antérieure par la paroi transverse 28 qui est supprimée. [28] Chaque dispositif d'étanchéité 36 comprend un décrochement 44 au niveau de sa seconde extrémité destiné à coopérer avec l'extrémité aval de 15 deux béquets 24 adjacents pour assurer un maintien du dispositif d'étanchéité 36 dans la cavité inter-échasses. Chaque dispositif d'étanchéité 36 peut être creux intérieurement de sorte que les bords radialement internes 38a des voiles latéraux 38 et du voile aval 40 sont libres. [29] Aux fins de blocage axial des dispositifs d'étanchéité dans les cavités 20 inter-échasses, chacun d'entre eux comprend une échancrure 46 ou une encoche formée dans le bord 38a radialement interne des voiles latéraux 38 (figure 6). Comme cela est visible sur la figure 7, chaque seconde extrémité, ici l'extrémité amont, d'une échasse 19 comprend un crochet 48 orienté radialement vers l'intérieur. Un jonc annulaire 50 est ainsi engagé 25 radialement vers l'extérieur dans les échancrures 46 ou encoches des dispositifs d'étanchéité 36 et dans les crochets 48 des aubes 32, le jonc 50 venant en appui sur la face amont ou seconde face du disque 12 (analogue à celui représenté en figure 1) pour bloquer axialement les dispositifs d'étanchéité 36 et les aubes 32. 30 [030] L'assemblage des aubes et des dispositifs d'étanchéité 36 sur un disque 12 est réalisé de la manière suivante. Dans une première étape, on 9 monte successivement toutes les aubes 32 sur le disque 12 par un mouvement de translation axial des pieds 21 dans les alvéoles du disque 12 depuis la première extrémité ou extrémité aval du disque 12 vers la seconde extrémité ou extrémité amont du disque 12. Dans une seconde étape 5 illustrée en figure 8, on monte successivement les dispositifs d'étanchéité 36 depuis la seconde extrémité du disque 12 par un mouvement axial orienté vers la première extrémité et suivi d'un mouvement de pivotement, les bords 34a, 34b des parois 34 des dispositifs d'étanchéité 36 venant en vis-à-vis circonférentiels des secondes extrémités ou extrémités amont de deux 10 échasses 19 consécutives. Le jonc annulaire 50 étant ensuite monté dans les échancrures 46 des dispositifs d'étanchéité et les crochets 48 des aubes 19 comme indiqué en référence à la figure 7. [0311 Si l'invention a été décrite en référence aux figures, avec la première extrémité de l'aube 32 formée à l'extrémité aval de l'aube 32 et la seconde 15 extrémité de l'aube 32 formée à l'extrémité amont de l'aube 32, on comprend que l'invention est applicable à des montages inverses où la première extrémité est formée à l'extrémité amont de l'aube 32 et la seconde extrémité est formée à l'extrémité aval de l'aube 32. On comprend aisément que le placement amont/aval REVENDICATIONS1. Roue, en particulier roue de turbine, pour turbomachine s'étendant longitudinalement selon un axe X comprenant un disque (12) présentant à sa périphérie une pluralité d'alvéoles sensiblement axiales, une pluralité d'aubes (32) dont les pieds (21) sont engagés axialement et retenus radialement dans lesdites alvéoles et qui présentent des échasses (19) de liaison des pieds (2) à des plates-formes (16) destinées à délimiter radialement vers l'extérieur une veine annulaire d'un flux gazeux, des dispositifs d'étanchéité (36) montés dans des cavités inter-échasses délimitées circonférentiellement entre deux échasses (19) de deux aubes adjacentes et axialement par des parois transverses (26) reliées extérieurement aux plates-formes (16) et toutes formées à une même première extrémité amont ou aval des échasses, caractérisée en ce que lesdits dispositifs d'étanchéité (36) comprennent chacun au moins une paroi transverse d'étanchéité (34) dont les bords circonférentiels (34a, 34b) sont agencés bout à bout avec des secondes extrémités adjacentes d'échasses (19), ces dites secondes extrémités des échasses (19) étant opposées axialement aux premières extrémités des échasses (19). 2. Roue selon la revendication 1, caractérisée en ce que la paroi d'étanchéité (34) de chaque dispositif d'étanchéité (36) comprend un bord radialement externe apte à venir, en fonctionnement, en appui radialement vers l'extérieur sur un béquet (24) prolongeant la plate-forme (16). 3. Roue selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les dispositifs d'étanchéité (36) comprennent des échancrures (46) ou encoches débouchant radialement vers l'intérieur et dans lesquelles est engagé radialement vers l'extérieur un jonc annulaire (50) bloqué axialement sur une face du disque (12). 4. Roue selon la revendication 3, caractérisée en ce que le jonc annulaire (50) est engagé dans des crochets (48) portés par les secondes 30 extrémités des échasses (19) des aubes (32). 11 5. Roue selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que chaque dispositif d'étanchéité (36) est réalisé par emboutissage d'une tôle. 6. Turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur 5 d'avion, caractérisée en ce qu'elle comprend une roue selon l'une des revendications 1 à 5. 7. Procédé de montage de la roue selon l'une des revendications 1 à 5, comprenant les étapes suivantes : - Engagement axial de chacun des pieds (21) des aubes (32) dans les 10 alvéoles du disque (12), depuis la première extrémité des échasses (19) des aubes (32) ; et - Engagement de chacun des dispositifs d'étanchéité (36) depuis la seconde extrémité des échasses (19). 8. Procédé selon la revendication 7 lorsqu'elle dépend de la 15 revendication 4, comprenant une étape de montage d'un jonc annulaire (50) dans les crochets (48) des échasses (19) et les encoches (46) des dispositifs d'étanchéité (36).