Brevet FR3085994A1 — publié le 20200320

ANNEAU DE RETENTION AXIALE D'AUBES POUR ROUE MOBILE DE TURBOMACHINE, DE PREFERENCE POUR AERONEF DOMAINE TECHNIQUE L'invention concerne le domaine des aubes mobiles pour turbomachine, et plus généralement les roues mobiles de turbine équipées de telles aubes, comme par exemple les roues décrites dans le document EP 1 264 964 Al. Elle concerne plus particulièrement les anneaux de rétention axiale des aubes de ces roues mobiles. L'invention s'applique à tout type de turbomachine, de préférence pour un aéronef, tel qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE Les roues mobiles de turbine ont fait l'objet de nombreux développements, notamment pour ce qui concerne les moyens de rétention axiale des aubes dans les rainures situées à la périphérie du disque de turbine. Habituellement, il est prévu un anneau de rétention axiale agencé sur un côté amont et/ou aval du disque de turbine, afin de former des butées axiales pour les pieds d'aube logés dans les rainures de ce disque. Le maintien axial de cet anneau requiert habituellement des moyens spécifiques, par exemple des crochets de formes complexes prévus sur les aubes et sur le disque. Le montage de l'anneau sur le disque s'avère parfois compliqué, surtout pour les roues présentant des conditions d'accès restreintes, comme les roues agencées aux extrémités de la turbine. Si certaines solutions existantes donnent satisfaction, il subsiste néanmoins un besoin d'amélioration visant à faciliter encore davantage le montage de l'anneau sur le disque d'une telle roue mobile, tout en présentant une conception simplifiée. RESUME DE L'INVENTION S65877AP-P 2 Pour répondre au moins partiellement à ce besoin, l'invention a pour objet un anneau de rétention axiale d'aubes pour une roue mobile de turbomachine, la roue mobile comprenant : - un disque comportant des rainures de logement d'aubes ; 5 - une pluralité d'aubes comprenant chacune une pale, et un pied agencé dans l'une des rainures du disque. Selon l'invention, l'anneau comprend au moins un système de maintien configuré pour maintenir l'anneau axialement par rapport au disque, le système de maintien comprenant un organe de verrouillage monté pivotant sur l'anneau et configuré 10 pour être déplacé entre une position de déverrouillage, et une position de verrouillage dans laquelle une extrémité de verrouillage de l'organe de verrouillage est destinée à coopérer axialement avec le disque. L'invention a également pour objet une roue mobile de turbomachine, la roue mobile comprenant : 15 - un disque comportant des rainures de logement d'aubes et au moins un crochet qui s'étend en amont en disque ; - une pluralité d'aubes comprenant chacune une pale, un pied agencé dans l'une des rainures du disque ; et - un anneau tel que présenté ci-dessus, le crochet étant formé par une 20 bride annulaire solidaire du disque, la bride étant éventuellement festonnée. L'invention a également pour objet un procédé d'assemblage d'une telle roue mobile, comprenant les étapes successives suivantes : - mise en place de l'anneau contre le disque, en regard axialement des pieds d'aubes agencés dans les rainures de logement du disque, avec chaque organe de 25 verrouillage en position de déverrouillage ; et - pivotement de chaque organe de verrouillage vers sa position de verrouillage de sorte à ce que son extrémité de verrouillage coopère axialement avec le crochet du disque. S65877AP-P 3 L'invention permet ainsi de répondre au besoin formulé ci-dessus, en prévoyant un ou plusieurs systèmes de maintien de l'anneau reposant sur une conception et un fonctionnement simples. La fabrication ainsi que l'assemblage des composants de la roue mobile s'en trouvent avantageusement améliorés. 5 L'invention prévoit de préférence au moins l'une des caractéristiques techniques optionnelles suivantes, prises isolément ou en combinaison. L'organe de verrouillage est configuré pour que dans la position de verrouillage, son extrémité de verrouillage coopère avec un crochet porté par le disque, en étant préférentiellement en appui axial contre une extrémité du crochet. 10 L'organe de verrouillage est configuré pour qu'en position de verrouillage, une portion de butée axiale de l'extrémité de verrouillage soit orientée sensiblement radialement pour coopérer avec une extrémité du crochet. L'extrémité de verrouillage de l'organe de verrouillage comporte une portion de maintien de l'organe de verrouillage en position de verrouillage, position dans 15 laquelle la portion de maintien est destinée à recouvrir radialement l'extrémité du crochet, en étant agencée extérieurement par rapport à cette extrémité. Ainsi, le crochet forme une butée radiale pour la portion de maintien, empêchant l'ensemble de l'organe de verrouillage de pivoter vers sa position de déverrouillage. Alternativement, le maintien en position de verrouillage de l'organe de verrouillage pourrait être assuré par des 20 moyens élastiques de rappel, tel qu'un ressort forçant cet organe vers la position de verrouillage. Dans ce cas de figure, l'extrémité de verrouillage peut être simplifiée en étant dépourvue de la portion de maintien précitée. L'extrémité de verrouillage de l'organe de verrouillage présente une forme générale de U dont l'une des deux branches du U est formée par la portion de 25 maintien, et dont l'autre branche est destinée à recouvrir radialement l'extrémité du crochet en étant agencée intérieurement par rapport à cette extrémité en position de verrouillage de l'organe de verrouillage, cette autre branche du U étant prolongée par un levier faisant partie intégrante de l'organe de verrouillage. S65877AP-P 4 L'organe de verrouillage est monté pivotant selon un axe de pivotement orienté sensiblement circonférentiellement par rapport à l'anneau. Vanneau comprend une pluralité de systèmes de maintien répartis circonférentiellement, de préférence de manière régulière. 5 Le système de maintien comporte un organe de pivotement couplé à l'organe de verrouillage, l'organe de pivotement comprenant des extrémités logées pivotantes dans des évidements prévus dans l'épaisseur de l'anneau, ces évidements étant recouverts par une plaque de fermeture qui recouvre localement une partie évidée de l'anneau pour en reconstituer l'épaisseur, ladite plaque étant préférentiellement 10 brasée sur l'anneau ou fixée à celui-ci par des points de soudure électrique. Enfin, l'invention a également pour objet une turbomachine, de préférence pour aéronef, comprenant au moins une turbine comportant au moins une telle roue mobile, la turbine étant préférentiellement une turbine basse pression. De plus, la turbomachine est de préférence une turbomachine à double corps. 15 Néanmoins, l'invention pourrait s'appliquer à un compresseur, sans sortir du cadre de l'invention. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description détaillée non limitative ci-dessous. 20 BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Cette description sera faite au regard des dessins annexés parmi lesquels ; - la figure 1 est une vue schématique en coupe axiale d'un turboréacteur à double flux selon l'invention ; 25 - la figure 2 représente une vue en perspective d'une roue mobile de la turbine basse pression du turboréacteur montré sur la figure précédente, la roue mobile se présentant sous la forme d'un mode de réalisation préféré de l'invention ; S65877AP-P 5 - la figure 3 est une vue en demi-coupe axiale de la roue mobile de turbine montrée sur la figure précédente ; - la figure 4 représente une vue éclatée en perspective d'une partie de l'anneau de verrouillage équipant la roue montrée sur la figure précédente ; et 5 - les figures 5 et 6 représentent des vues en perspective similaires à celle de la figure précédente, respectivement avec l'organe de verrouillage de l'anneau en position de déverrouillage et en position de verrouillage. EXPOSE DETAILLE DE MODES DE REALISATION PREFERES 10 En référence tout d'abord à la figure 1, il est représenté une turbomachine 1 d'aéronef, selon un mode de réalisation préféré de l'invention. Il s'agit ici d'un turboréacteur à double flux et à double corps. Néanmoins, il pourrait s'agir d'une turbomachine d'un autre type, par exemple un turbopropulseur, sans sortir du cadre de l'invention. 15 La turbomachine 1 présente un axe central longitudinal 2 autour duquel s'étendent ses différents composants. Elle comprend, d'amont en aval selon une direction principale 5 d'écoulement des gaz à travers cette turbomachine, une soufflante 3, un compresseur basse pression 4, un compresseur haute pression 6, une chambre de combustion 11, une turbine haute pression 7 et une turbine basse pression 8. 20 De manière conventionnelle, après avoir traversé la soufflante, l'air se divise en un flux primaire central 12a et un flux secondaire 12b qui entoure le flux primaire. Le flux primaire 12a s'écoule dans une veine principale 14a de circulation des gaz traversant les compresseurs 4, 6, la chambre de combustion 11 et les turbines 7, 8. Le flux secondaire 12b s'écoule quant à lui dans une veine secondaire 14b délimitée 25 radialement vers l'extérieur par un carter moteur, entouré d'une nacelle 9. Les figures 2 et 3 représentent l'une des roues mobiles 20 de la turbine basse pression 8, mais cette roue 20 propre à l'invention pourrait aussi s'appliquer à la turbine haute pression 7, sans sortir du cadre de l'invention. De façon connue, le long de l'axe d'une turbine, les roues mobiles sont disposées en alternance avec des distributeurs S65877AP-P 6 (non représentés). Toutes les roues mobiles de la turbine basse pression 8 peuvent être réalisées de la manière qui sera exposée ci-dessous, ou bien seulement certaines d'entre-elles. De préférence, il s'agit de l'une des deux roues agencées aux extrémités amont et aval de la turbine, pour lesquelles l'accessibilité est particulièrement restreinte. 5 La roue mobile 20 comporte un disque 21, une pluralité d'aubes 18 portées par le disque 21, et un anneau 16 de rétention axiale des aubes agencé du côté amont du disque 21. Il est noté que l'anneau 16 spécifique à l'invention est prévu pour assurer la rétention axiale des aubes 18 vers l'amont, et que leur rétention vers l'aval est assurée par un autre dispositif (non représenté). Cet autre dispositif peut être un anneau 10 similaire à l'anneau 16, de même qu'un tel anneau 16 spécifique à l'invention pourrait être seulement prévu à l'aval du disque 21, pour assurer la rétention axiale des aubes 18 vers l'aval. Les aubes 18 sont réparties circonférentiellement autour du disque 21. Chacune d'elles comporte dans une direction radiale 23 en rapport avec l'axe central 2, 15 en allant de l'intérieur vers l'extérieur, un pied d'aube 24, une échasse 26, une plateforme 28 et une pale 30 constituant la partie aérodynamique de l'aube. Le pied d'aube 24 présente une forme extérieure en queue d'aronde dite « en sapin » ou « en bulbe », permettant son insertion dans une rainure de logement d'aube 58 prévue à la périphérie du disque de turbine 21. L'échasse 26 présente habituellement une épaisseur 20 faible selon une direction circonférentielle 32, tandis que la plateforme 28 s'étend radialement à l'extérieur de l'échasse 26. Avec sa surface extérieure 29, la plateforme 28 délimite radialement vers l'intérieur la veine principale 14a. La plateforme 28 présente deux extrémités axiales opposées, chacune formant un becquet. Il s'agit d'un becquet amont 44 situé en amont 25 du bord d'attaque de la pale 30, et d'un becquet aval 45 situé en aval du bord de fuite de cette pale. Le disque 21 présente une partie principale 46 de révolution qui s'étend autour d'un axe 2, correspondant également à l'axe de rotation de la roue mobile 20 en S65877AP-P 7 fonctionnement. Cette partie principale 46 présente un creux 48 centré sur l'axe 2, ce creux étant délimité par le moyeu 50 du disque. Celui-ci comporte également une partie périphérique extérieure 52 du disque, comprenant des rainures de logement d'aube 58, d'orientation axiale ou oblique. Le disque 21 comporte d'autres éléments comme des 5 brides de fixation (non représentées) permettant son raccordement à d'autres roues mobiles de la turbine, et également au moins une bride annulaire 60 faisant saillie de la partie périphérique extérieure 52 du disque et qui s'étend vers l'amont. Plus précisément, la bride 60 est soit continue sur 360°, soit festonnée en présentant une alternance de creux et de parties en saillie 60a telle que celle visible sur la figure 3. Dans ce dernier cas, 10 l'étendue circonférentielle de chaque partie en saillie 60a demeure préférentiellement faible, par exemple réduite à un secteur angulaire de 3 à 15°. La bride continue 60, ou les parties en saillie 60a de la bride festonnée, prennent chacune la forme d'un crochet. Dans la suite de la description, il sera fait référence à un crochet 60a, en rapport avec la forme de la section axiale de cet élément agencé en saillie de la partie périphérique extérieure 15 52. En effet, le crochet 60a présente une base 64 agencée sensiblement radialement, en saillie vers l'intérieur à partir d'un bord amont d'une surface interne de la partie périphérique 52. Cette base 64 est prolongée par un coude 66 de redressement axial vers l'aval. Enfin, le crochet 60a se termine par une extrémité 68 en forme de 20 languette orientée sensiblement axialement vers l'aval, tout en restant à distance de la partie principale 46 du disque 21. Un espace axial 62 est prévu entre l'extrémité 68 du crochet et la partie principale 46 du disque 21, de même qu'un espace radial 70 est prévu entre cette extrémité 68 et la surface interne de la partie périphérique 52 du disque. Dans le cas préféré d'une bride festonnée, ou de plusieurs crochets 60a 25 isolés, ces derniers sont prévus dans un nombre identique à un nombre de systèmes de maintien équipant l'anneau, dont l'un d'eux sera décrit ci-après. Chaque crochet 60a est alors associé à l'un des systèmes de maintien, ces couples étant préférentiellement répartis de manière régulière, circonférentiellement. Leur nombre peut être fixé entre un et quatre. S65877AP-P 8 En configuration verrouillée de l'anneau 16 telle que montrée sur les figures 2 et 3, cet anneau se situe radialement sous le becquet amont 44. La partie radialement externe 16a de l'anneau 16 est agencée en appui axial sur une face amont de la partie périphérique extérieure 52 du disque 21, de manière à retenir axialement les 5 aubes au niveau de leurs pieds 24 logés dans les rainures 58. A cet égard, il est noté que chaque rainure de logement d'aube 58 demeure ouverte radialement vers l'extérieur pour laisser passer l'échasse 26 de l'aube, comme cela est connu de l'art antérieur. La partie radialement interne 16b de l'anneau 16 présente quant à elle la particularité de porter les systèmes de maintien 72, chacun configuré pour retenir 10 l'anneau 16 axialement par rapport au disque 21. Comme cela sera détaillé ci-après, chaque système de maintien 72 est effectivement conçu pour éviter que l'anneau 16 ne se déplace axialement vers l'amont, permettant ainsi de le maintenir dans sa configuration verrouillée sur le disque. Ces systèmes 72 présentent une conception identique ou similaire, et l'un d'eux va à présent être décrit en référence aux figures 4 à 6. 15 Le système de maintien 72 comporte un organe de verrouillage 74, ainsi qu'un organe de pivotement 76 couplé à l'organe de verrouillage. L'organe de pivotement 76, en forme de tige, est solidaire de l'organe de verrouillage 74 ou bien il traverse ce dernier selon une liaison pivot. Ses extrémités sont logées pivotantes dans des évidements 78 prévus dans l'épaisseur de la partie radialement interne 16b de l'anneau 20 16. Ces évidements 78 sont recouverts par une plaque de fermeture 79, qui vient localement recouvrir une partie évidée de l'anneau pour en reconstituer l'épaisseur. La plaque 79 est brasée sur l'anneau ou fixée par des points de soudure électrique. Elle permet le maintien de l'organe de pivotement 76 dans ses évidements 78 correspondants, entre l'anneau 16 et la plaque de fermeture 79. 25 L'organe de pivotement 76 comprend un axe de pivotement 80 orienté sensiblement circonférentiellement par rapport à l'anneau 16, c'est-à-dire qu'il est localement sensiblement parallèle à la direction circonférentielle 32 de cet anneau. Grâce à cette faculté de pivotement, l'organe de verrouillage 74 peut être déplacé relativement S65877AP-P 9 à l'anneau 16 entre une position inactive de repos, dite de déverrouillage (voir la figure 5), et une position de rétention axiale, dite de verrouillage et (voir les figures 3 et 6). Pour obtenir le déplacement de l'organe 74 entre ces deux positions, son pivotement de l'ordre de 90° est requis autour de l'axe 80. 5 L'organe de pivotement 76 coopère avec un levier 82 faisant partie intégrante de l'organe de verrouillage 74, dont il constitue une base en forme générale de L. Plus précisément, cet organe de pivotement 76 coopère avec une extrémité épaissie du levier 82, tandis qu'une extrémité opposée de ce levier en forme de L est prolongée par une extrémité de verrouillage 84 de l'organe 74. 10 L'extrémité de verrouillage 84 présente quant à elle une forme générale de U, dont l'une des branches 84a se situe ainsi dans le prolongement et dans l'alignement du levier 82. La base 84b du U forme une portion de butée axiale, tandis que l'autre branche 84c du U forme une portion de maintien de l'organe 74 dans sa position de verrouillage. Dans la position montrée sur la figure 3, la base 84b du U formant la 15 portion de butée axiale se trouve agencée axialement en regard de l'extrémité 68 du crochet 60a, ce dernier formant alors un organe de rétention complémentaire. Toujours dans cette même position, la base 84b du U est agencée dans l'espace axial 62, en étant orientée sensiblement radialement, et de préférence en appui axial contre cette extrémité 68 du crochet 60a. La branche 84a du U, tout comme une grande partie de la 20 portion du levier 82 qui la prolonge, recouvre radialement l'extrémité 68 du crochet en étant agencée radialement intérieurement par rapport à cette extrémité. A l'inverse, la branche 84c du U recouvre radialement l'extrémité 68 du crochet en étant agencée radialement extérieurement par rapport à celle-ci, dans l'espace radial 70. C'est grâce à la coopération radiale entre cette branche 84c du U, et l'extrémité 68 du crochet, que 25 l'organe de verrouillage 74 est maintenu dans sa position de verrouillage assurant le verrouillage de l'anneau sur le disque. Le montage de l'anneau 16 sur le disque 21 s'effectue par conséquent en réalisant une première étape de mise en place de l'anneau 16 contre le disque, et plus précisément en appui contre la partie périphérique extérieure 52 de ce disque. L'anneau S65877AP-P 10 se situe alors en regard axialement des pieds d'aubes 24 agencés dans les rainures 58. Cette première étape s'effectue avec les organes de verrouillage 74 en position de déverrouillage, comme celle montrée sur la figure 5. Une seconde étape consiste à faire pivoter chaque organe de verrouillage 74 de manière à l'amener de sa position de 5 déverrouillage, à sa position de verrouillage axial montrée sur les figures 3 et 6. Ce passage d'une position à l'autre s'apparente à un clipsage de l'organe de verrouillage 74 sur le crochet 60a. Lors du pivotement, le passage de la branche 84c au-dessus de l'extrémité 68 du crochet est permise par l'élasticité de l'organe, par exemple par la flexion de son levier 82 lorsque cette branche 84c arrive au contact d'une surface 10 radialement interne de l'extrémité 68 du crochet. Une fois l'assemblage de l'organe de verrouillage 74 obtenu, à la manière d'un clip, l'anneau 16 équipé des systèmes de maintien 72 est retenu axialement dans la direction vers l'amont par les bases 84b au contact des extrémités de crochet 68, et dans la direction vers l'aval par la partie périphérique extérieure 52 du disque. 15 Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier à l'invention qui vient d'être décrite, uniquement à titre d'exemples non limitatifs, REVENDICATIONS1. Anneau (16) de rétention axiale d'aubes pour une roue mobile (20) de turbomachine, la roue mobile comprenant : - un disque (21) comportant des rainures (58) de logement d'aubes ; - une pluralité d'aubes (18) comprenant chacune une pale (30), et un pied (24) agencé dans l'une des rainures (58) du disque (21); l'anneau (16) étant caractérisé en ce qu'il comprend au moins un système de maintien (72) configuré pour maintenir l'anneau (16) axialement par rapport au disque (21), le système de maintien (72) comprenant un organe de verrouillage (74) monté pivotant sur l'anneau (16) et configuré pour être déplacé entre une position de déverrouillage, et une position de verrouillage dans laquelle une extrémité de verrouillage (84) de l'organe de verrouillage (74) est destinée à coopérer axialement avec le disque (21). 2. Anneau (16) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de verrouillage (74) est configuré pour que dans la position de verrouillage, son extrémité de verrouillage (84) coopère avec un crochet (60a) porté par le disque (21), en étant préférentiellement en appui axial contre une extrémité du crochet. 3. Anneau (16) selon la revendication 2, caractérisé en ce l'organe de verrouillage (74) est configuré pour qu'en position de verrouillage, une portion de butée axiale (84b) de son extrémité de verrouillage (84) soit orientée sensiblement radialement pour coopérer avec une extrémité (68) du crochet (60a). 4. Anneau (16) selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que l'extrémité de verrouillage (84) de l'organe de verrouillage (74) comporte une portion de maintien (84c) de l'organe de verrouillage (74) en position de verrouillage, position dans S65877AP-P 12 laquelle la portion de maintien (84c) est destinée à recouvrir radialement l'extrémité (68) du crochet (60a), en étant agencée radialement à l'extérieur par rapport à cette extrémité (68). 5 5. Anneau (16) selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'extrémité de verrouillage (84) de l'organe de verrouillage (74) présente une forme générale de U dont l'une des deux branches du U est formée par la portion de maintien (84c), et dont l'autre branche (84a) est destinée à recouvrir radialement l'extrémité (68) du crochet en étant agencée radialement à l'intérieur par rapport à cette extrémité (68) 10 en position de verrouillage de l'organe de verrouillage, cette autre branche du U (84a) étant prolongée par un levier (82) faisant partie intégrante de l'organe de verrouillage (74). 6. Anneau (16) selon l'une quelconque des revendications précédentes, 15 caractérisé en ce que l'organe de verrouillage (74) est monté pivotant selon un axe de pivotement (80) qui s'étend sensiblement circonférentiellement par rapport à l'anneau (16). 7. Anneau (16) selon l'une quelconque des revendications précédentes, 20 caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de systèmes de maintien (72) répartis circonférentiellement, de préférence de manière régulière. 8. Anneau (16) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce le système de maintien (72) comporte un organe de pivotement (76) 25 couplé à l'organe de verrouillage (74), l'organe de pivotement (76) comprenant des extrémités logées pivotantes dans des évidements (78) prévus dans l'épaisseur de l'anneau (16), ces évidements (78) étant recouverts par une plaque de fermeture (79) qui recouvre localement une partie évidée de l'anneau pour en reconstituer l'épaisseur, S65877AP-P 13 ladite plaque (79) étant préférentiellement brasée sur l'anneau (16) ou fixée à celui-ci par des points de soudure électrique. 9. Roue mobile (20) de turbomachine, la roue mobile comprenant : 5 - un disque (21) comportant des rainures (58) de logement d'aubes et au moins un crochet (60a); - une pluralité d'aubes (18) comprenant chacune une pale (30), un pied (24) agencé dans l'une des rainures (58) du disque (21); et - un anneau (16) selon l'une quelconque des revendications 10 précédentes, le crochet (60a) étant formé par une bride annulaire (60) solidaire du disque (21), la bride (60) étant éventuellement festonnée. 10. Turbomachine (1) comprenant au moins une turbine (7, 8) ayant au moins une roue mobile (20) selon la revendication 9, la turbine étant préférentiellement 15 une turbine basse pression. 11. Procédé d'assemblage d'une roue mobile (20) selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes successives suivantes : - mise en place de l'anneau (16) contre le disque (21), en regard 20 axialement des pieds d'aubes (24) agencés dans les rainures de logement (58) du disque (21), avec chaque organe de verrouillage (74) en position de déverrouillage ; et - pivotement de chaque organe de verrouillage (74) vers sa position de verrouillage de sorte à ce que son extrémité de verrouillage (84) coopère axialement avec le crochet du disque (21). 25