Brevet FR3091553A1 — publié le 20200710

Description Titre de l'invention : Aube destinée à être montée sur un disque de rotor d'une turbomachine Domaine technique de l'invention [0001] L'invention concerne une aube destinée à être montée sur un disque de rotor d'une turbomachine. Etat de la technique antérieure [0002] Comme cela est illustré aux figures 1 et 2, un rotor de turbomachine comporte clas- siquement un disque 1 de rotor monté autour d'un axe de la turbomachine. Le disque comporte des alvéoles 2 servant au montage d'aubes 3. Chaque aube 3 s'étend radialement et comporte, radialement de l'intérieur vers l'extérieur, un pied 4, une plate-forme 5 et une pale 6. Les pieds 4 des aubes 3 sont montés dans les alvéoles 2 du disque 1. Dans la forme de réalisation illustrées aux figures 1 et 2, les pieds 4 présentent une forme générale dite en sapin, constituée ici de deux bulbes 4a, 4b. [0003] Chaque bulbe 4a, 4b du pied comporte deux surfaces d'appui ou portées 7, situées circonférentiellement de part et d'autre d'un plan radial médian P de l'aube, aptes à venir en appui sur des surfaces d'appui ou portées complémentaires 8 du disque 1. Le rôle desdites portées 7, 8 est de reprendre les efforts centrifuges provoqués par la rotation du rotor et retenir ainsi les aubes 3 sur le disque 1. [0004] L'espace 9 situé radialement à l'intérieur des portées radialement internes 4a, entre la partie radialement interne du pied d'aube 4 et l'alvéole 2 est appelé fond de l'alvéole. D'autres espaces 10, 11 (figure 2) sont situés entre le pied d'aube 4 et les surfaces latérales de l'alvéole 2. Ces espaces 10, 11 sont en particulier situés radialement entre les portées radialement internes 4a et les portées radialement externes 4b, d'une part, et radialement à l'extérieur des portées radialement externes 4b. On notera que la présence de ces espaces 10, 11 est notamment due à la forme du pied d'aube 4 en-dehors des portées 7, cette forme devant notamment tenir compte de contraintes de montage, de tolérances dimensionnelles et/ou de phénomènes de dilatations différentielles ou de concentrations de contraintes pouvant apparaître en fonctionnement. [0005] Dans le cas d'un rotor de turbine, en particulier de turbine basse-pression de tur- bomachine, les aubes 3 et. le disque 1 sont soumises à des contraintes thermiques élevées. Afin de limiter les effets de telles contraintes, un flux d'air de refroidissement. parcourt les zones de fond d'alvéole 9, de manière à refroidir les pieds 4 des aubes 3 ainsi que la zone périphérique externe du disque 1 comportant les alvéoles 2. L'air de refroidissement est par exemple prélevé au niveau du compresseur de la turbomachine. [0006] Il a été constaté qu'une partie importante du débit d'air de refroidissement ne 2 participe pas au refroidissement de la zone de fond 9 de chaque alvéole 2, mais traverse les espaces 10, 11, ce qui nuit à l'efficacité du refroidissement. [0007] L'invention vise à remédier à cet inconvénient, de manière simple, fiable et peu onéreuse. Présentation de l'invention [0008] A cet effet, l'invention propose une aube destinée à être montée autour d'un axe sur un disque de turbomachine, comportant un pied destiné à être monté dans un alvéole du disque, le pied comportant au moins deux portées situées circonférentiellement de part et (l'autre d'un plan radial médian du pied, chaque portée comportant une surface d'appui destinée à coopérer avec une surface d'appui complémentaire du disque, caractérisée en ce que le pied comporte pour chaque portée au moins un ressaut qui délimite la surface d'appui, chaque ressaut comprenant une surface concave. [0009] Les ressauts forment des ruptures de pente entre la surface d'appui de la portée concernée et les surfaces adjacentes du pied. La formation de deux ressauts pour chaque surface d'appui permet de rendre indépendantes lesdites surfaces d'appui et les autres zones du pied. Ceci permet d'ajuster la forme et les dimensions des zones du pied n'assurant pas la fonction de portée en fonction de la forme de l'alvéole, en vue notamment de réduire les jeux entre le pied d'aube et la surface du disque délimitant l'alvéole, en particulier dans les zones générant des risques de fuite. [0010] L'invention propose ainsi une structure de limiter les débits de fuite tout en autorisant le montage de l'aube de façon simple. L'utilisation de ressauts permet d'obtenir une structure de pied pouvant être montée tout en ayant une forme très proche de l'alvéole correspondante du disque. [0011] Par ailleurs, une telle structure permet de mieux maîtriser les dimensions des surfaces de portée. [0012] Les ressauts peuvent être réalisés par usinage, par exemple par fraisage. [0013] Lc pied peut comporter, pour chaque portée, un ressaut radialement interne et un ressaut radialement externe, délimitant de part et d'autre la surface d'appui, [0014] Chaque surface d'appui peut être plane. [0015] L'aube peut comporter au moins deux portées radialement internes et au moins deux portées radialement externes situées circonférentiellement de part et d'autre du plan médian du pied, chaque portée comportant une surface d'appui destinée à coopérer avec une surface d'appui complémentaire du disque, le pied comportant, pour chaque portée, un ressaut radialement interne et un ressaut radialement externe, délimitant de part et d'autre la surface d'appui, chaque ressaut comprenant une surface concave. [0016] Le pied d'aube peut présenter une forme générale en sapin ou une forme de bulbe. [0017] Une forme en sapin peut être constituée d'au moins deux bulbes, à savoir un bulbe 3 radialement interne et un bulbe radialement externe. Le nombre de bulbes peut être égal à deux ou trois, par exemple. [0018] Le pied peut comporter une partie radialement externe située radialement à l'extérieur des portées radialcment externes, et une partie radialemcnt interne située radialement à l'intérieur des portées radialemcnt internes, la distance entre la partie radialement interne et la partie radialcment externe étant comprise entre 1 et 10 mm. [0019] Les portées peuvent être disposées de façon symétrique et opposée par rapport au plan radial médian du pied. [0020] La longueur de chaque surface d'appui du pied peut être comprise entre 1 et 5 mm. [0021] Les portées peuvent être opposées par rapport au plan radial médian de l'aube. [0022] L'invention concerne également un ensemble pour un rotor de turbomachine comportant un disque s'étendant autour d'un axe, le disque comportant des alvéoles en périphérie radialcment externe, des aubes du type précité étant montées dans les alvéoles. [0023] La surface du pied d'aube et la surface de l'alvéole peuvent comportent chacune des parties radialcment externes situées radialcment à l'extérieur des portées radialement internes, et une partie radialcment interne située radialemcnt à l'intérieur des portées radialemcnt internes. [0024] Les formes des parties radialement externes du pied d'aube peuvent ainsi être adaptées aux formes des parties correspondantes de l'alvéole de manière à réduire les débits de fuite dans ces zones. [0025] A l'inverse, il est possible de maximiser l'espace de fond d'alvéole destiné à la cir- culation du flux d'air de refroidissement. L'espace de fond d'alvéole est délimité entre la partie interne du pied d'aube et la partie interne de l'alvéole et s'étend radialement l'intérieur des portées. [0026] Chaque aube peut comporter une pale s'étendant radialement et une plate-forme, située radialement entre la pale et le pied, la surface radialement interne de la plate-forme et la surface de la zone radialement externe du pied d'aube correspondant sensiblement à la forme de la périphérie radialement externe de l'alvéole et du disque. [0027] De cette manière, il est également possible de réduire le débit de fuite pouvant circuler dans la zone de jonction entre le pied d'aube et la plate-forme. [0028] Les alvéoles du disque peuvent délimiter entre elles des dents du disque, la partie ra- dialement externe de chaque pied d'aube reposant par complémentarité de forme sur deux dents circonférentiellement adjacentes du disque. [0029] L'invention concerne par ailleurs une turbomachine, caractérisée en ce qu'elle comporte un ensemble du type précité. Brève description des figures 100301 Ifie.11 est une vue en perspective d'une partie d'un ensemble pour un rotor de l'art antérieur ; [0031] [fig.2] est une vue de face illustrant le montage d'un pied d'aube dans un alvéole du disque dudit ensemble de l'art antérieur ; [0032] [fig.3] est une vue de face illustrant le montage d'un pied d'aube dans un alvéole d'un disque d'un ensemble selon une forme de réalisation de l'invention. [0033] [fig.4] est une vue de détail d'une portée radialement interne encadrée de la Fig.3. [0034] [fig.5] est une vue de détail d'une portée radialement externe encadrée de la Fig.3. Description détaillée de l'invention [0035] La figure 3 illustre le montage d'un pied d'aube 4 clans un alvéole 2 d'un disque 1 d'un rotor selon une forme de réalisation de l'invention. Le pied d'aube 4 comporte un bulbe 4a radialement interne et un bulbe radialement externe 4h. Lc pied 4 est relié à une plate-forme de l'aube 3, par l'intermédiaire d'une zone de liaison 4c. [0036] Chaque bulbe 4a, 4b comporte deux portées ou surfaces d'appui 7, situées circonfé- rentiellement de part et d'autre d'un plan radial médian P. Chaque surface d'appui 7 est plane et est apte à prendre appui sur une surface d'appui 8 ou portée complémentaire formée dans la surface délimitant l'alvéole 2 correspondant. [0037] Pour chaque surface d'appui 7 du pied 4, un ressaut radialement interne 7a et un ressaut radialement externe 7h, sont situés de part et d'autre de la surface d'appui 7. Les ressauts 7a, 7b forment des ruptures de pente entre la surface d'appui 7 de la portée concernée et les surfaces adjacentes du pied 4. Lesdites surfaces adjacentes sont ainsi situées légèrement en retrait par rapport aux surfaces d'appui 7. [0038] La zone radialement interne du pied 4, située radialement à l'intérieur des surfaces d'appui ou portée 7 du bulbe radialement interne 4a, comporte une surface référencée 12. Ladite surface 12 est symétrique par rapport au plan P et comporte, radialement de l'intérieur vers l'extérieur, une surface plane 12a radialement interne, sensiblement perpendiculaire au plan P, deux zones obliques planes 12h situées de part et d'autre du plan P, et deux zones obliques planes 12e, situées de part et d'autre du plan P. Les zones obliques 12h divergent l'une de l'autre radialement de l'intérieur vers l'extérieur et forment chacune un angle compris par exemple entre 20 et 60 par rapport au plan P. Les zones obliques 12c convergent l'une de l'autre radialement de l'intérieur vers l'extérieur, forment chacune un angle compris entre 20 et 60° avec le plan P, et sont situées à proximité de la surface de l'alvéole 2, c'est-à-dire à une distance comprise entre 1 et 50 mm par exemple. [0039] La zone radialement médiane du pied, située radialement entre les surfaces d'appui 7 du bulbe radialement interne 4a et les surfaces d'appui 7 du bulbe radialement externe 4b, comporte deux surfaces référencées 13, symétriques par rapport au plan P. Chaque surface 13 comporte radialement dc l'intérieur vers l'extérieur, une zone ohlique plane 13a, une zone ohlique plane 13h et une zone convexe 13c. [0040] Chaque zone ohlique 13a forme un angle compris entre 10 et 50° par rapport au plan P. Chaque zone oblique 13h forme un angle compris entre 70 et 90° par rapport au plan P. Les zones obliques 13a d'une part, et les zones obliques 13b, d'autre part, divergent l'une de l'autre, radialement de l'intérieur vers l'extérieur. [0041] Les zones 13a et 13h sont situées à proximité de la surface de l'alvéole 2. [0042] La zone radialement externe du pied 14 située radialement à l'extérieur des portées 7 du bulbe radialement externe 4h, comporte deux surfaces référencées, symétriques par rapport au plan P. Chaque surface comporte, radialement dc l'intérieur vers l'extérieur, une zone concave 14a et une zone oblique plane 14h. Chaque zone ohlique 14h forme un angle compris entre 70 et 90° par rapport au plan P. Les zones obliques 14h divergent l'une de l'autre, radialcmcnt de l'intérieur vers l'extérieur. [0043] Les zones 14a et 14h sont situées à proximité de la surface de l'alvéole 2 ou dc la pé- riphérie radialcmcnt externe 15 du disque 1. [0044] La formation de ressauts 7a, 7h de part et d'autre des surfaces d'appui 7 permet dc maîtriser les dimensions desdites surfaces d'appui 7 et de pouvoir ajuster librement la forme et les dimensions des autres zones du pied 4, indépendamment des surfaces d'appui 7. Les autres zones du pied 4 sont par ailleurs conformées à la forme de l'alvéole 2, un jeu étant toutefois prévu afin de prendre en compte les tolérances dimensionnelles et de montage ainsi que les phénomènes de dilatation thermiques différentielles. Certaines zones peuvent également être adaptées de manière à limiter les phénomènes de concentration de contraintes. [0045] Une telle structure permet de réduire les jeux entre le pied d'aube 4 et la surface du disque 1 délimitant l'alvéole 2, en particulier dans les zones générant des débits de fuite du flux d'air de refroidissement. La réduction des débits de fuite permet d'améliorer le refroidissement de la zone de fond de l'alvéole correspondante. [0046] A titre de comparaison, les sections des zones 10, 11 engendrant des débits de fuite peuvent être réduites de 50 à 75 % par rapport à l'art antérieur illustré aux figures 1 et 2. [0047] 11 est également possible d'augmenter la section de la zone de fond d'alvéole 9 afin d'améliorer encore le refroidissement de cette zone, en cas de besoin. 6