Brevet FR3108669A1 — publié le 20211001

L’invention concerne une roue à aubes, notamment d’une turbine, ladite roue à aubes étant mobile en rotation autour d’un axe et comprenant un disque (210) de rotor sur lequel sont fixées des aubes, un flasque (224) de maintien d’un jonc (220) de retenue d’au moins une aube (214) dudit disque (210) de rotor et une virole (218) dudit disque de rotor, caractérisée en ce que ledit flasque comporte une gorge (225), en ce que ladite virole comporte une gorge (219), et en ce que ladite roue à aubes comprend un segment d’arrêt (236) positionné dans ladite gorge dudit flasque et dans ladite gorge de ladite virole, ledit segment d’arrêt étant configuré pour retenir ledit flasque contre ladite virole dans une direction sensiblement parallèle audit axe de rotation de ladite roue à aubes. Figure pour l'abrégé : Figure 3 ROUE À AUBES D’UNE TURBINE D’UN AÉRONEF, TURBINE COMPORTANT UNE TELLE ROUE À AUBES ET PROCEDE DE MONTAGE D’UNE TELLE ROUE À AUBES L’invention se rapporte au domaine des rotors de turbine, notamment basse pression, d’un aéronef, et plus précisément au maintien des aubes de rotor sur un disque de rotor. Une turbomachine d’un aéronef est classiquement constituée par un ensemble de modules assemblés, comportant, dans le sens de circulation de l'air, un compresseur basse pression, un compresseur haute pression, une chambre de combustion, une turbine haute pression et une turbine basse pression qui entraînent respectivement les compresseurs haute pression et basse pression par l'intermédiaire d'arbres d'entraînement en prélevant de la puissance sur les gaz en sortie de la chambre de combustion. Par convention, dans la présente demande, les termes « amont » et « aval » sont définis par rapport au sens de circulation de l’air dans la turbomachine. De même, par convention dans la présente demande, les termes « intérieur » et « extérieur » ou « interne » et « externe » sont définis radialement par rapport à l’axe de la turbomachine. Les turbines portent des aubes qui sont soumises à la température élevée des gaz en sortie de la chambre de combustion et qui nécessitent d'être refroidies par ventilation pour supporter les importantes contraintes thermiques et mécaniques auxquelles elles sont soumises. Le flasque, appelé également anneau mobile et positionné contre la face radiale du disque maintient axialement les aubes, après leur introduction dans les alvéoles du disque de turbine. Il est également utilisé afin de calibrer le débit d’air dans les alvéoles du disque de turbine. Sur le premier disque de la turbine basse pression, le flasque est classiquement boulonné au disque par l’intermédiaire d’une bride. En référence à la figure 1, un étage de turbine basse pression, par exemple, comprend des disques 10 de rotor successifs comportant chacun des rainures axiales ou obliques dans lesquelles sont engagés des pieds 12 d’aubes 14, les aubes 14 s’étendant radialement vers l’extérieur par rapport à l’axe de la turbomachine. Chaque disque 10 de rotor comprend au moins une bride 16 annulaire radiale reliée aux faces amont et aval du disque 10 de rotor par une virole 18 annulaire, par exemple tronconique évasée vers l’aval. Les pieds 12 des aubes 14 sont retenus radialement dans les rainures par leur section bulbeuse, dite en queue d’aronde, et, axialement, par une pièce annulaire déformable, appelée jonc 20 d’arrêt, en butée axiale par exemple sur une partie amont des pieds 12 des aubes 14. Le jonc 20 est retenu radialement dans des crochets radiaux ménagés dans la plateforme 22 des aubes 14 et axialement par un flasque 24 de maintien du jonc 20. Le flasque 24 se présente sous la forme d’une pièce de révolution, dont l’axe de révolution est confondu avec celui de la turbomachine. Le flasque 24 comprend un bord de fixation amont, boulonné à la bride 16 du disque 10 de rotor au moyen d’au moins un ensemble d’une vis 26 et d’un écrou 28, une partie centrale tronconique évasée vers l’aval et un bord aval libre en appui sur le jonc 20. Le jonc 20 est maintenu en appui contre le disque 10 de rotor par l’intermédiaire du flasque 24. Le flasque 24 est précontraint axialement de manière à exercer un effort axial orienté vers l’aval sur la face amont du jonc 20, empêchant ainsi le déplacement du jonc 20 aussi bien axialement que radialement. Le flasque 24 recouvre extérieurement la virole 18 tronconique du disque 10 de rotor, permettant ainsi de protéger thermiquement le disque 10 de rotor contre la température élevée des gaz sortant de la chambre de combustion du moteur. Un canal de refroidissement 30 est ménagé entre le flasque 24 et la virole 18 du disque 10 de rotor afin de guider un flux d’air frais, prélevé en amont de l’étage de turbine basse pression, dans les rainures de maintien des aubes 14 ménagées dans le disque 10 de rotor. L’air circule dans les rainures, sous les pieds 12 des aubes 14, refroidissant le disque 10 et protégeant ce dernier à l’encontre de températures excessives. La partie centrale tronconique du flasque 24 épouse la forme tronconique de la virole 18 du disque 10 de rotor de manière à ce que le canal de refroidissement 30 soit de section constante entre le flasque 24 et la virole 18 du disque 10 de rotor. Toutefois, le flasque 24 boulonné au disque 10 de rotor par l’intermédiaire d’une bride 16 est généralement encombrant et lourd. En se référant à la figure 2, un disque 110 de rotor d’une turbine haute pression porte une aube 114, et contre lequel est appliqué un flasque 124 qui assure le maintien en position des aubes 114 dans les alvéoles du disque 110 de rotor et qui force la circulation d'air de refroidissement dans les canaux de ventilation de ces aubes en formant une barrière d'étanchéité pour cet air en aval du disque de rotor. Le flasque 124 est mis en pression contre la face radiale du disque 110 de rotor et maintenu en place par un jonc 120 d'arrêt. Ce jonc 120 est engagé dans une gorge 132 formée latéralement à la face radiale du disque 110 de rotor par l'intermédiaire d'une bride 134, ou d’un crochet, formant un ressaut orienté parallèlement à la face du disque 110 de rotor. La bride 134 ne s'étend pas diamétralement au-delà du diamètre intérieur du flasque 124 de façon que celui-ci puisse être mis en place contre le disque 110 de rotor lors du montage. Le jonc 120 a une forme circulaire interrompue et est déformable à l'aide d'un outil approprié, pour que son diamètre puisse être resserré et qu'il puisse être engagé dans la gorge 132 et laisser le passage au flasque 124 lors de son installation contre le disque 110 de rotor. Cependant la présence de la bride 134, sous la forme d’un crochet, sur la toile du disque 110 de rotor génère des concentrations de contraintes supplémentaires, ce qui déséquilibre le disque 110 de rotor et génère un impact en terme de masse. L’invention a pour objectif de proposer une solution permettant de remédier à au moins certains de ces inconvénients. À cet effet, l’invention concerne une roue à aubes, notamment d’une turbine, ladite roue à aubes étant mobile en rotation autour d’un axe et comprenant un disque de rotor sur lequel sont fixées des aubes, un flasque de maintien d’un jonc de retenue d’au moins une aube dudit disque de rotor et une virole dudit disque de rotor, caractérisée en ce que ledit flasque comporte une gorge, en ce que ladite virole comporte une gorge, et en ce que ladite roue à aubes comprend un segment d’arrêt positionné dans ladite gorge dudit flasque et dans ladite gorge de ladite virole, ledit segment d’arrêt étant configuré pour retenir ledit flasque contre ladite virole dans une direction sensiblement parallèle audit axe de rotation de ladite roue à aubes. En particulier, la virole de disque de rotor est une virole amont du disque de rotor. Le flasque, la virole et le segment d’arrêt peuvent être des pièces annulaires de révolution autour d’un axe. Le segment d’arrêt peut comprendre : une première portion annulaire s’étendant dans une première partie, dite partie supérieure, de la virole, une deuxième portion annulaire s’étendant dans une deuxième partie, dite partie inférieure, de la virole, la deuxième portion étant reliée à la première portion à une de ses extrémités, la deuxième portion étant sensiblement perpendiculaire à la première portion. Une extrémité de la deuxième portion opposée à l’extrémité reliée à la première portion comporte une partie annulaire présentant un orifice interne. La première portion peut être positionnée dans la gorge du flasque et la deuxième portion peut être positionnée dans la gorge du flasque et dans la gorge de la virole. Le segment d’arrêt peut être réalisé en matériau déformable. Plus précisément, le segment d’arrêt peut être apte à se déformer sous l’effet d’une contrainte. L’invention permet d’associer un centrage radial (par un positionnement du segment d’arrêt sur la partie supérieure de la virole amont du disque de rotor) pour positionner le flasque et un arrêt axial (par un positionnement du segment d’arrêt sur la partie inférieure de la virole amont du disque de rotor). La forme du flasque permet de le rendre compact, tout en intégrant les fonctions de centrage et d’arrêt axial. Avantageusement, selon la présente invention, la virole amont du disque de rotor a une fonction de butée axiale. Ceci permet de limiter les concentrations de contraintes supplémentaires, le déséquilibre du disque de rotor et la génération d’un impact en terme de masse. L’utilisation d’un segment d’arrêt permet de minimiser l’encombrement de la roue à aubes selon l’invention. En effet, ceci permet de supprimer la liaison boulonnée de l’art antérieur, et ainsi de réduire l’encombrement et la masse de la roue à aubes selon l’invention. De plus, l’intégration du segment d’arrêt sur la virole amont du disque de rotor permet d’éviter un crochet intégré sur la toile du disque de rotor, comme dans l’art antérieur. L’invention concerne également une turbine, notamment basse pression, caractérisée en ce qu’elle comporte une roue à aubes selon l’invention. L’invention concerne également une turbomachine d’aéronef caractérisée en ce qu’elle comporte une turbine selon l’invention. L’invention concerne également un aéronef, caractérisé en ce qu’il comprend une turbomachine selon l’invention. L’invention concerne également un procédé de montage d’une roue à aubes selon l’invention, caractérisé en ce qu’il comprend : une étape de plaquage, au moyen d’un outil, du segment d’arrêt dans la gorge du flasque, une étape de serrage, au moyen dudit outil, dudit segment d’arrêt contre ladite gorge dudit flasque de sorte à contraindre ledit segment d’arrêt pour que le diamètre dudit segment d’arrêt soit inférieur au diamètre de la virole, une étape de relâchement du serrage dudit segment d’arrêt de sorte à relâcher la contrainte sur ledit segment d’arrêt pour que ledit segment d’arrêt se positionne dans la gorge de ladite virole. En particulier, lors de l’étape de serrage, l’outil peut être inséré dans des lunules positionnées entre le flasque et la virole. La présente invention sera mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description d’un exemple non limitatif qui suit, en référence aux dessins annexés sur lesquels : la figure 1 représente une vue en coupe radiale d’un disque de rotor d’une turbine basse pression sur lequel est monté un flasque de maintien d’un jonc de retenue d’une aube du disque de rotor selon l’art antérieur, la figure 2 représente une vue en coupe radiale d’un disque de rotor d’une turbine haute pression sur lequel est monté un flasque de maintien d’un jonc de retenue d’une aube du disque de rotor selon l’art antérieur, la figure 3 représente une vue en coupe radiale d’un disque de rotor d’une turbine sur lequel est monté un flasque de maintien d’un jonc de retenue d’une aube du disque de rotor selon l’invention, et la figure 4 représente une vue en coupe radiale d’une partie agrandie de la figure 3. Les éléments ayant les mêmes fonctions dans les différentes mises en œuvre ont les mêmes références dans les figures. En référence aux figures 3 et 4, un étage de turbine, par exemple basse pression, comprend des disques 210 de rotor successifs comportant chacun des rainures axiales ou obliques dans lesquelles sont engagés des pieds 212 d’aubes 214, les aubes 214 s’étendant radialement vers l’extérieur par rapport à l’axe de la turbomachine. Chaque disque 210 de rotor comprend une virole 218 amont annulaire, qui présente une gorge annulaire 219. La virole 218 se présente sous la forme d’une pièce de révolution, dont l’axe de révolution est confondu avec celui de la turbomachine. Les pieds 212 des aubes 214 sont retenus radialement dans les rainures par leur section bulbeuse et, axialement, par un jonc 220 d’arrêt, en butée axiale sur une partie amont des pieds 212 des aubes 214. Le jonc 220 est retenu axialement par un flasque 224 de maintien du jonc 220. Le flasque 224 est appliqué contre le disque 210 de rotor, et assure le maintien en position des aubes 214 dans les alvéoles du disque 210 de rotor et force la circulation d'air de refroidissement dans les canaux de ventilation des aubes 214 en formant une barrière d'étanchéité pour cet air de refroidissement en aval du disque 210 de rotor. En particulier, le flasque 224 est mis en pression contre la face radiale du disque 210 de rotor et est maintenu en place par le jonc 220 d'arrêt. Le flasque 224 se présente sous la forme d’une pièce de révolution, dont l’axe de révolution est confondu avec celui de la turbomachine. Le flasque 224 comprend un bord de fixation amont 223, qui présente une gorge annulaire 225, et un bord aval libre en appui sur le jonc 220. Le flasque 224 peut être précontraint axialement de manière à exercer un effort axial orienté vers l’aval sur la face amont du jonc 220, empêchant ainsi le déplacement du jonc 220 aussi bien axialement que radialement. Le flasque 224 recouvre extérieurement la virole 218 du disque 210 de rotor, permettant ainsi de protéger thermiquement le disque 210 de rotor contre la température élevée des gaz sortant de la chambre de combustion du moteur. En particulier, au moins une partie de la virole 218 est agencée dans la gorge du flasque 224. Un canal de refroidissement 230 est ménagé entre le flasque 224 et la virole 218 du disque 210 de rotor afin de guider un flux d’air frais, prélevé en amont de l’étage de turbine basse pression, dans les rainures de maintien des aubes 214 ménagées dans le disque 210 de rotor. L’air circule dans les rainures, sous les pieds 212 des aubes 214, refroidissant le disque 210 et protégeant ce dernier à l’encontre de températures excessives. Un segment d’arrêt 236 est utilisé afin de remplacer la liaison boulonnée 26, 28 entre le flasque 24 et la virole 18 de la figure 1, et afin de remplacer la bride 134, sous forme de crochet, de la toile du disque 110 de rotor de la figure 2. Le segment d’arrêt 236 est une pièce annulaire de révolution autour de l’axe de la turbomachine. Ainsi, le segment d’arrêt 236 s’étend sur 360° autour de l’axe de la turbomachine. Comme représenté sur la figure 3, le segment d’arrêt 236 est positionné dans la gorge 225 du flasque 224 et dans la gorge 219 de la virole 218 du disque 210 de rotor. Plus précisément, le segment d’arrêt comporte une première portion 238 annulaire qui s’étend radialement dans la partie supérieure de la virole 218, et une deuxième portion 240 annulaire qui s’étend axialement dans la partie inférieure de la virole 218. Les première et deuxième portions 238, 240 sont sensiblement perpendiculaire entre elles. Les première et deuxième portions 238, 240 sont reliées ensemble à une de leurs extrémités. Les première et deuxième portions 238, 240 ont sensiblement la même épaisseur (épaisseur axiale pour la première portion 238 et épaisseur radiale pour la deuxième portion 240). Les première et deuxième portions 238, 240 s’étendent dans la gorge 225 du flasque 224, tandis que seule la deuxième portion 240 du segment d’arrêt 236 s’étend dans la gorge 219 de la virole 218. L’extrémité 241 de la deuxième portion 240 opposée à l’extrémité 243 reliée à la première portion 238 comporte une partie 242 annulaire présentant un orifice 244 interne. Plus précisément, l’extrémité 241 de la deuxième portion 240 se dédouble en deux sous-portions qui se rejoignent de manière à créer orifice 244 interne à la deuxième portion 240 du segment d’arrêt 236. La partie 242 de la deuxième portion 240 a un épaisseur radiale supérieure à l’épaisseur du reste de la deuxième portion 240. En particulier, seule la partie 242 de la deuxième portion 240 du segment d’arrêt 236 s’étend dans la gorge 219 de la virole 218. Le segment d’arrêt 236 est configuré pour retenir le flasque 224 contre la virole 218 dans une direction sensiblement parallèle à l’axe de rotation de la roue à aubes. Autrement dit, le segment d’arrêt 236 empêche le flasque de partir vers l’amont. Le segment d’arrêt 236 est réalisé en matériau déformable. En particulier, le segment d’arrêt 236 est apte à se déformer sous l’effet d’une contrainte, par exemple axiale. Le segment d’arrêt 236 est positionné dans la gorge 225 du flasque 224 et dans la gorge 219 de la virole 218, et est bloqué contre des lunules 246 agencées entre le flasque 224 et la virole 218. Plus précisément, la partie 242 de la deuxième portion 240 est positionnée dans la gorge 225 du flasque 224 et dans la gorge 219 de la virole 218, et est bloquée contre les lunules 246. L’invention concerne également un procédé de montage du segment d’arrêt 236 dans la gorge 225 du flasque 224 et dans la gorge 219 de la virole 218. Le procédé comprend une étape de plaquage du segment d’arrêt 236 dans la gorge 225 du flasque 224, et une étape de serrage du segment d’arrêt 236 contre la gorge 225 du flasque 224 de sorte à contraindre le segment d’arrêt 236 pour que le diamètre de ce dernier soit inférieur au diamètre de la virole 218. Plus précisément, le montage s’effectue par l’amont, le segment d’arrêt 236 étant plaqué au fond de la gorge 225 du flasque 224, avec un outillage qui est inséré dans les lunules 246 positionnées entre le flasque 224 et la virole 218, pour resserrer le segment d’arrêt 236 afin qu’il prenne un diamètre inférieur au diamètre de la virole 218 du disque 210 de rotor. Les lunules 246 peuvent également servir au démontage de la roue à aubes, par exemple en cas de réparation de ce dernier. Le procédé comprend une étape de relâchement du serrage du segment d’arrêt 236 de sorte à relâcher la contrainte sur de dernier pour que le segment d’arrêt 236 se positionne dans la gorge 219 de la virole 218. Plus précisément, une fois monté, le segment d’arrêt 236 reprend son diamètre à l’état libre et se positionne dans la gorge 219 de la virole 218 du disque 210 de rotor. Roue à aubes, notamment d’une turbine, ladite roue à aubes étant mobile en rotation autour d’un axe et comprenant un disque (210) de rotor sur lequel sont fixées des aubes, un flasque (224) de maintien d’un jonc (220) de retenue d’au moins une aube (214) dudit disque (210) de rotor et une virole (218) dudit disque (210) de rotor, caractérisée en ce que ledit flasque (224) comporte une gorge (225), en ce que ladite virole (218) comporte une gorge (219), et en ce que ladite roue à aubes comprend un segment d’arrêt (236) positionné dans ladite gorge (225) dudit flasque (224) et dans ladite gorge (219) de ladite virole (218), ledit segment d’arrêt (236) étant configuré pour retenir ledit flasque (224) contre ladite virole (218) dans une direction sensiblement parallèle audit axe de rotation de ladite roue à aubes. Roue à aubes selon la revendication 1, dans laquelle ledit flasque (224), ladite virole (218) et ledit segment d’arrêt (236) sont des pièces annulaires de révolution autour d’un axe. Roue à aubes selon la revendication 2, dans laquelle ledit segment d’arrêt (236) comprend : une première portion (238) annulaire s’étendant dans une première partie, dite partie supérieure, de ladite virole (218), une deuxième portion (240) annulaire s’étendant dans une deuxième partie, dite partie inférieure, de ladite virole (218), ladite deuxième portion (240) étant reliée à ladite première portion (238) à une de ses extrémités, ladite deuxième portion (240) étant sensiblement perpendiculaire à ladite première portion (238). Roue à aubes selon la revendication 3, dans laquelle une extrémité de ladite deuxième portion (240) opposée à l’extrémité reliée à ladite première portion (238) comporte une partie (242) annulaire présentant un orifice (244) interne. Roue à aubes selon l’une des revendications 3 ou 4, dans laquelle ladite première portion (238) est positionnée dans ladite gorge (225) dudit flasque (224) et ladite deuxième portion (240) est positionnée dans ladite gorge (225) dudit flasque (224) et dans ladite gorge (219) de ladite virole (218). Roue à aubes selon l’une des revendications 1 à 5, dans laquelle le segment d’arrêt (236) est réalisé en matériau déformable. Turbine, notamment basse pression, caractérisée en ce qu’elle comporte une roue à aubes selon l’une des revendications 1 à 6. Aéronef, caractérisé en ce qu’il comprend une turbine selon la revendication 7. Procédé de montage d’une roue à aubes selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu’il comprend : une étape de plaquage, au moyen d’un outil, dudit segment d’arrêt (236) dans ladite gorge (225) dudit flasque (224), une étape de serrage, au moyen dudit outil, dudit segment d’arrêt (236) contre ladite gorge (225) dudit flasque (224) de sorte à contraindre ledit segment d’arrêt (236) pour que le diamètre dudit segment d’arrêt (236) soit inférieur au diamètre de la virole (218), une étape de relâchement du serrage dudit segment d’arrêt (236) de sorte à relâcher la contrainte sur ledit segment d’arrêt (236) pour que ledit segment d’arrêt (236) se positionne dans la gorge (219) de ladite virole (218). Procédé de montage selon la revendication 9, dans lequel, lors de l’étape de serrage, ledit outil est inséré dans des lunules (246) positionnées entre ledit flasque (224) et ladite virole (218).