Brevet FR3107082A1 — publié le 20210813

L’invention concerne une roue (2) de turbomachine s’étendant longitudinalement selon un axe X comprenant un disque (4) présentant à sa périphérie des alvéoles sensiblement axiales, des aubes (5) dont les pieds (9) sont engagés axialement et retenus radialement dans lesdites alvéoles et présentent des échasses (8) de liaison des pieds (9) à des plates-formes (7) destinées à délimiter radialement vers l’extérieur une veine annulaire d’écoulement d’un flux de gaz, des dispositifs d’étanchéité (20) montés dans des cavités inter-échasses (19) délimitées circonférentiellement entre deux échasses (8) de deux aubes (5) adjacentes et axialement par des parois transverses (16, 17) reliées à leurs périphéries radialement externes aux plates-formes (7), caractérisée en ce qu’au moins un des dispositifs d’étanchéité (20) comprend une languette de maintien axial (23) prenant appui axialement sur au moins une paroi transverse d’étanchéité (17) de façon à maintenir axialement en position le dispositif d’étanchéité (20) par rapport au pied (9) de l’aube correspondante (5). Figure à publier avec l’abrégé: Figure 9 Roue de turbomachine Domaine technique de l’invention L’invention concerne une roue de turbomachine pour un aéronef, en particulier une roue de turbine. Etat de la technique antérieure Une turbomachine comporte classiquement, de l’amont vers l’aval dans le sens de circulation des gaz au sein de la turbomachine, une soufflante, un compresseur basse pression, un compresseur haute pression, une chambre de combustion, une turbine haute pression, une turbine basse pression et une tuyère d’échappement des gaz. Le compresseur basse pression est entraîné en rotation par la turbine basse pression, par l’intermédiaire d’un arbre basse pression, l’ensemble formant un corps basse pression. Le compresseur haute pression est entraîné en rotation par la turbine haute-pression, par l’intermédiaire d’un arbre haute pression, l’ensemble formant un corps haute pression. La turbine basse pression comporte classiquement un rotor relié à l’arbre haute pression, ledit rotor comportant plusieurs étages formés chacun par une roue aubagée. Des étages de distributeurs sont montés axialement entre les roues, les distributeurs appartenant au stator de la turbine basse pression. Les termes axial, radial et circonférentiel sont définis par rapport à l’axe de la turbomachine. Une roue aubagée comporte classiquement un disque annulaire comportant des alvéoles ou des rainures régulièrement réparties à sa périphérie radialement externe. Les alvéoles sont séparées circonférentiellement les unes des autres par des dents du disque. La roue comporte en outre des aubes comprenant chacune un pied d’aube monté dans une alvéole du disque et une pale reliée au pied par l’intermédiaire d’une plate-forme et d’une échasse. 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, notamment du document FR 3072122 au nom de la Demanderesse, 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. 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 dispositif 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. Pour limiter les réintroductions de gaz dans les cavités inter-aubes ou inter-échasses, chaque échasse comprend une paroi transverse à chacune 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 que la forme de chaque dispositif est imposée par la forme de l’aube, plus spécifiquement par la géométrie de la cavité. Les dispositif d’étanchéité sont montés avec jeu dans les cavités inter-échasses de sorte qu’il existe un risque de mauvais positionnement, en particulier axial, des dispositifs d’étanchéité par rapports aux aubes, pouvant affecter leur efficacité. Par ailleurs, de tels dispositifs d’étanchéité ne permettent pas d’assurer une bonne étanchéité au niveau des zones d’interface entre les parois transversales de deux aubes adjacentes. En effet, il existe également un faible jeu entre les bords circonférentiels des parois transversales, pouvant générer des réintroductions de gaz dans les cavités inter-échasses. On connaît par ailleurs, l’utilisation d’un jonc annulaire pour réaliser l’arrêt axial des aubes dans les alvéoles du disque. Le jonc comporte une périphérie radialement interne coopérant avec le disque et une périphérie radialement externe engagé dans des crochets ou des gorges des aubes. Lorsque la périphérie radialement externe du jonc est engagée dans une gorge de la plate-forme, le jonc est dit haut. Dans un tel cas, le jonc peut assurer l’étanchéité au niveau des zones d’interface entre les parois transversales. Cependant, l’utilisation d’un jonc haut génère un effort centrifuge important au niveau des plates-formes des aubes ainsi que d’importants gradients de température dans les joncs, ce qui peut engendrer une dégradation prématurée des aubes et des joncs. Par ailleurs, une telle forme de réalisation présente une masse importante. Lorsque la périphérie radialement externe du jonc est engagée dans des crochets s’étendant depuis une zone radialement médiane ou interne des parois transverses des pieds d’aubes, le jonc est dit bas. Une telle forme de réalisation, connue par exemple du document FR 2971004 au nom de la Demanderesse, permet de limiter la masse et les contraintes mécaniques mais ne peut pas assurer l’étanchéité au niveau des zones d’interfaces entre les parois transversales des aubes. L’invention vise à remédier de façon simple, fiable et peu onéreuse à tout ou partie des problèmes précités. Présentation de l’invention A cet effet, l’invention concerne une roue de turbomachine s’étendant longitudinalement selon un axe X comprenant un disque présentant à sa périphérie des alvéoles sensiblement axiales, des aubes dont les pieds sont engagés axialement et retenus radialement dans lesdites alvéoles et présentent des échasses de liaison des pieds à des plates formes destinées à délimiter radialement vers l’extérieur une veine annulaire d’écoulement d’un flux de gaz, des dispositifs d’étanchéité montés dans des cavités inter-échasses délimitées circonférentiellement entre deux échasses de deux aubes adjacentes et axialement par des parois transverses reliées à leurs périphéries radialement externes aux plates formes, caractérisée en ce qu’au moins un des dispositifs d’étanchéité comprend une languette de maintien axial prenant appui axialement sur au moins une paroi transverse d’étanchéité de façon à maintenir axialement en position le dispositif d’étanchéité par rapport au pied de l’aube correspondante. Le maintien axial du dispositif d’étanchéité permet de garantir son bon positionnement dans la cavité inter-échasses correspondante malgré les jeux de montage entre ledit dispositif d’étanchéité et les surfaces délimitant ladite cavité. On assure ainsi une bonne étanchéité au niveau de l’interface entre les extrémités circonférentielles des plates-formes et des parois transverses. La roue est par exemple une roue de turbine. La languette peut comporter une partie s’étendant axialement vers l’amont ou vers l’aval et s’étendant au travers d’une ouverture ou d’une fente de la paroi transverse amont ou respectivement aval d’au moins une aube. La partie axiale peut s’étendre vers l’amont ou vers l’aval depuis une partie principale du dispositif d’étanchéité logée dans la cavité inter-échasses. La partie s’étendant axialement de la languette peut traverser deux ouvertures ou fentes ménagées dans les parois transverses amonts ou respectivement avals de deux aubes adjacentes, les deux ouvertures ou fentes étant situées radialement en regard l’une de l’autre et s’étendant circonférentiellement dans le prolongement l’une de l’autre. Chaque aube peut comporter une paroi transversale amont ou aval comportant une première fente ouverture s’étendant circonférentiellement sur une partie de la dimension circonférentielle ou largeur de la paroi transversale et débouchant circonférentiellement au niveau d’une première extrémité ou bord circonférentiel de la paroi transversale, et une seconde fente ou ouverture s’étendant circonférentiellement sur une partie de la dimension circonférentielle ou largeur de la paroi transversale et débouchant circonférentiellement au niveau d’une seconde extrémité ou bord circonférentiel de la paroi transversale. Chaque fente ou ouverture peut s’étendre sur une distance comprise entre 10 et 45% de la dimension circonférentielle ou largeur de la paroi transversale. En d’autres termes, pour une paire d’aubes adjacentes, les parois transverses amont ou aval des aubes comportent des fentes ou des ouvertures débouchant en regard l’une de l’autre de manière à former une ouverture ou une fente globale continue s’étendant à cheval sur les deux aubes adjacentes. La partie axiale de la languette s’étend au travers de la fente ou de l’ouverture globale. La dimension axiale de la partie axiale de la languette est sensiblement égale à la dimension axiale ou épaisseur de la ou des parois transverses correspondantes. La languette peut comporter une partie s’étendant radialement et venant en appui sur la paroi transverse amont ou aval d’au moins une aube. La partie radiale de la languette peut venir en appui sur les parois transverses amont ou aval de deux aubes adjacentes et sur la zone d’interface entre lesdites parois transverses. De cette manière, la partie radiale de la languette participe à l’étanchéité au niveau de ladite zone d’interface. La dimension circonférentielle de la partie radiale peut être sensiblement égale à la dimension circonférentielle de la partie axiale. En d’autres termes, la languette peut présenter une dimension circonférentielle constante d’une extrémité à l’autre de la languette. La partie axiale de la languette peut comporter une première extrémité reliée à une partie principale du dispositif d’étanchéité logée dans la cavité inter-échasses et une seconde extrémité opposée à la première extrémité, la partie radiale de la languette s’étendant axialement vers l’extérieur depuis la seconde extrémité de la partie axiale. La partie radiale et la partie axiale peuvent être planes. La partie radiale et la partie axiale peuvent s’étendre selon des plans perpendiculaires. La partie radiale et la partie axiale peuvent être de formes rectangulaires. Le dispositif d’étanchéité peut comporter une partie principale logée dans la cavité inter-échasses, la partie principale se présentant sous la forme d’une coque creuse ouverte radialement vers l’intérieur et comportant des parois amont et aval aptes venir en appui sur les parois transverses amont et aval de l’aube, des parois latérales aptes à venir en appui sur les échasses des aubes adjacentes et une paroi radialement externe apte à venir en appui sur les plates-formes desdites aubes, la languette s’étendant depuis la paroi amont ou aval de la partie principale. L’une au moins des parois latérales peut comporter au moins un renfoncement de forme complémentaire à une zone en saillie ménagée au niveau de l’échasse de l’une des deux aubes adjacentes. La roue peut comporter un jonc annulaire d’arrêt axial des aubes, comportant une périphérie radialement interne coopérant avec le disque et une périphérie radialement externe engagé dans des crochets des aubes, lesdits crochets s’étendant depuis les parois transversales amont ou aval des aubes, les languettes s’étendant radialement à l’extérieur du jonc. De cette manière, il est possible d’utiliser un jonc dit bas, dont la périphérie radialement externe présente un diamètre relativement faible, de façon à limiter les efforts centrifuges appliqué sur les aubes, de même que la masse de la roue ainsi que les risques de fissuration. L’invention concerne également une turbine comportant une roue du type précité. L’invention comporte également une turbomachine caractérisée en ce qu’elle comporte une roue du type précité. L’invention concerne un aéronef, caractérisé en ce qu’il comporte au moins une turbomachine du type précité. Brève description des figures est une vue demie vue schématique, en coupe axiale, d’une turbine d’une turbomachine de l’art antérieur, est une vue en perspective d’une partie d’une aube de l’art antérieur, est une vue de côtéd’une partie d’une aube de l’art antérieur, est une vue en perspective d’une partie d’une aube selon l’invention, est une vue en perspective d’une partie de l’aube de la figure 4, est une vue en perspective d’un dispositif d’étanchéité selon l’invention, est une vue en perspective d’un dispositif d’étanchéité de la figure 6, est une vue de côté d’une partie d’une aube et du dispositif d’étanchéité, est une vue en perspective d’une partie d’une aube et du dispositif d’étanchéité, est une vue de l’aval, illustrant un ensemble formé de deux aubes adjacentes et d’un dispositif d’étanchéité selon l’invention, est une vue, radialement de l’intérieur, dudit ensemble, est une vue en perspective dudit ensemble. Description détaillée de l’invention La figure 1 illustre une turbine basse pression 1 d’axe X comportant un rotor comportant plusieurs étages formés chacun par une roue aubagée 2. Les roues 2 sont assemblées axialement les unes aux autres par des brides annulaires 3 et comportant chacune un disque 4 portant des aubes 5 individuelles. Comme cela est mieux visible aux figures 2 et 3, ces aubes 5 comprennent chacune une pale 6 reliée par une plate-forme 7 et une échasse 8 à un pied 9 qui est par exemple en queue d'aronde ou analogue, et qui est engagé dans une alvéole longitudinale formée à la périphérie externe du disque 4 correspondant. Les alvéoles ou rainures de logement des pieds 9 d'aubes définissent entre elles des dents qui sont agencées en vis-à-vis radial des plates-formes 7 des aubes 5. Le rotor est relié à l'arbre de turbine par l'intermédiaire d'un cône d'entraînement 10 (figure 1). Entre les roues 2 se trouvent des distributeurs 11 formant des rangées annulaires d'aubes 12 fixes qui sont montées par des moyens appropriés à leurs extrémités radialement externes sur un carter 13 de la turbine basse-pression 1. Les aubes 12 fixes de chaque rangée sont réunies entre elles à leurs extrémités radialement internes par des secteurs annulaires placés circonférentiellement bout à bout. Des tôles ou rebords circonférentiels amont et aval 14 sont formés en saillie axiale sur les secteurs annulaires, et constituent des chicanes avec d'autres becquets ou rebords circonférentiels amont et aval 15 des plates-formes 7 des aubes 5 de rotor, pour limiter le passage des gaz de combustion, provenant de la chambre de combustion en amont de la turbine 1, radialement de l'extérieur vers l'intérieur. Le terme « radialement » en relation avec les 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 d’une roue 2 lorsque celle-ci est intégrée à une turbomachine. Chaque aube 5 comprend également une paroi transverse amont 16 (figures 2 et 3) formée à l’extrémité amont de l’échasse 8 et une paroi transverse aval 17 formée à l’extrémité aval de l’échasse 8. Comme cela est visible sur les figures 2 et 3, ces parois transverses amont 16 et aval 17 sont reliées radialement vers l’extérieur aux bords amont et aval, respectivement, de la plate-forme 7. Les bords circonférentiels 18 des parois transverses 16, 17 sont agencés bout à bout, c’est-à-dire juxtaposés circonférentiellement, afin de limiter les réintroductions de gaz chauds dans les cavités inter-échasses 19 délimitées par deux échasses 8 consécutives ou adjacentes circonférentiellement. Comme cela est visible en figure 3, ces cavités inter-échasses 19 logent chacune un dispositif d’étanchéité 20 monté pour une partie dans une cavité 19 d’une aube 5 et pour l’autre partie dans une cavité 19 d’une aube adjacente 5. Ces organes d’étanchéité 20 permettent, par appui radial sur les faces internes 21 des plates-formes 7, de limiter les réintroductions de gaz chauds entre les interstices à la jonction entre deux plates formes 7 consécutives. Un crochet 22 s’étend radialement vers l’intérieur depuis la zone radialement médiane de chaque paroi transversale aval 17, chaque crochet 22 étant destiné à coopérer avec la périphérie radialement externe d’un jonc annulaire non représenté. La périphérie radialement interne du jonc coopère par ailleurs avec le disque 4 de sorte que le jonc permet de maintenir axialement les pieds 9 des aubes 5 dans les alvéoles du disque 4. Comme indiqué précédemment, les dispositifs d’étanchéité 20 sont montés avec jeu dans les cavités inter-échasses 19 de sorte qu’il existe un risque de mauvais positionnement, en particulier axial, des dispositifs d’étanchéité 20 par rapports aux aubes 5, pouvant affecter leur efficacité. Par ailleurs, de tels dispositifs d’étanchéité 20 ne permettent pas d’assurer une bonne étanchéité au niveau des zones d’interface entre les parois transversales 16, 17 de deux aubes 5 adjacentes. Une telle étanchéité au niveau de ces zones d’interface n’est par ailleurs pas assurée à l’aide du jonc, celui-ci ne s’étendant pas sur toute la dimension radiale des zones d’interface. Les figures 4 à 12 illustrent une forme de réalisation de l’invention, qui diffère de l’art antérieur décrit en référence aux figures 1 à 3 en ce que chaque organe d’étanchéité 20 comporte une languette 23 s’étendant depuis la face radiale aval 24 d’une partie principale 25 de l’organe d’étanchéité 20. On définit par partie principale 25 la partie logée dans la cavité inter-échasses 19. En particulier, la languette 23 comporte une partie 23a s’étendant axialement vers l’aval comportant une première extrémité reliée à la face radiale aval 24 de la partie principale 25 et une seconde extrémité opposée à la première extrémité. Comme cela est mieux visible aux figures 6 et 7, la partie principale 25 se présente sous la forme d’une coque creuse ouverte radialement vers l’intérieur et comportant des parois aval et amont 25a, 25b aptes venir en appui sur les parois transverses aval 17 et amont 16 de l’aube 5, des parois latérales 25c aptes à venir en appui sur les échasses 8 des aubes adjacentes 5 et une paroi radialement externe 25d apte à venir en appui sur les plates-formes 7 desdites aubes 5. La languette 23 comporte en outre une partie 23b s’étendant radialement vers l’extérieur depuis la seconde extrémité de la partie axiale 23a. La partie radiale 23b est sensiblement parallèle à la face aval 24 de la partie principale 25 et est écartée de celle-ci d’une distance axiale d correspondant sensiblement à la dimension axiale ou épaisseur e de la paroi transversale aval 17 de chaque aube 5. Par ailleurs, chaque paroi transversale aval 17 de l’aube 5 comporte deux ouvertures ou fentes 26, s’étendant circonférentiellement sur une partie de la dimension circonférentielle ou largeur l de la paroi transversale aval 17 et débouchant au niveau d’une extrémité ou bord circonférentiel 18 de la paroi transversale aval 17. Chaque fente 26 peut s’étendre sur une distance comprise entre 10 et 45% de la dimension circonférentielle ou largeur l de la paroi transversale aval 17. Les fentes 26 de deux aubes 5 adjacentes sont situées radialement en regard l’une de l’autre, c’est-à-dire sont situées sur un même rayon d’implantation. La partie axiale 23a de la languette 23 de chaque dispositif d’étanchéité 20 traverse deux fentes adjacentes 26 appartenant à deux aubes adjacentes 5. Une première zone de la partie axiale 23a est ainsi engagée dans la fente 26 d’une aube 5, une seconde zone de la partie axiale 23a étant engagée dans la fente 26 d’une aube 5 adjacente, lesdites fentes 26 débouchant en regard l’une de l’autre au niveau d’une même interface entre les deux parois transversales aval 17 concernées. La partie radiale 23b de la languette 23 vient en appui sur les faces aval des deux parois transversales aval adjacentes 17 et recouvre la partie radialement externe de la zone d’interface, c’est-à-dire du jeu entre les deux parois transversales 17, de manière à améliorer l’étanchéité dans la zone non couverte par le jonc. Par ailleurs, la partie radiale 23b permet de former une butée axiale empêchant le déplacement axial du dispositif d’étanchéité 23 au sein de la cavité 19. Roue (2) de turbomachine s’étendant longitudinalement selon un axe X comprenant un disque (4) présentant à sa périphérie des alvéoles sensiblement axiales, des aubes (5) dont les pieds (9) sont engagés axialement et retenus radialement dans lesdites alvéoles et présentent des échasses (8) de liaison des pieds (9) à des plates-formes (7) destinées à délimiter radialement vers l’extérieur une veine annulaire d’écoulement d’un flux de gaz, des dispositifs d’étanchéité (20) montés dans des cavités inter-échasses (19) délimitées circonférentiellement entre deux échasses (8) de deux aubes (5) adjacentes et axialement par des parois transverses (16, 17) reliées à leurs périphéries radialement externes aux plates-formes (7), caractérisée en ce qu’au moins un des dispositifs d’étanchéité (20) comprend une languette de maintien axial (23) prenant appui axialement sur au moins une paroi transverse d’étanchéité (17) de façon à maintenir axialement en position le dispositif d’étanchéité (20) par rapport au pied (9) de l’aube correspondante (5). Roue selon la revendication 1, caractérisée en ce que la languette (23) comporte une partie (23a) s’étendant axialement vers l’amont ou vers l’aval et s’étendant au travers d’une ouverture ou d’une fente (26) de la paroi transverse amont (16) ou respectivement aval (17) d’au moins une aube (5). Roue selon la revendication 2, caractérisée en ce que la partie s’étendant axialement (23a) de la languette (23) traverse deux ouvertures ou fentes (26) ménagées dans les parois transverses amonts (16) ou respectivement avals (17) de deux aubes adjacentes (5), les deux ouvertures ou fentes (26) étant situées radialement en regard l’une de l’autre et s’étendant circonférentiellement dans le prolongement l’une de l’autre. Roue selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la languette (23) comporte une partie (23b) s’étendant radialement et venant en appui sur la paroi transverse amont (16) ou aval (17) d’au moins une aube (5). Roue selon la revendication 4, caractérisée en ce que la partie radiale (23b) de la languette (23) vient en appui sur les parois transverses amont (16) ou aval (17) de deux aubes adjacentes (5) et sur la zone d’interface entre lesdites parois transverses (17). Roue selon la revendication 4 ou 5 et selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que la partie axiale (23a) de la languette (23) comporte une première extrémité reliée à une partie principale (25) du dispositif d’étanchéité (20) logée dans la cavité inter-échasses (19) et une seconde extrémité opposée à la première extrémité, la partie radiale (23b) de la languette (23) s’étendant axialement vers l’extérieur depuis la seconde extrémité de la partie axiale (23a). Roue selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le dispositif d’étanchéité (20) comporte une partie principale (25) logée dans la cavité inter-échasses (19), la partie principale (25) se présentant sous la forme d’une coque creuse ouverte radialement vers l’intérieur et comportant des parois amont (25b) et aval (25a) aptes venir en appui sur les parois transverses amont (16) et aval (17) de l’aube (5), des parois latérales (25c) aptes à venir en appui sur les échasses (8) des aubes adjacentes (5) et une paroi radialement externe (25d) apte à venir en appui sur les plates-formes (7) desdites aubes (5), la languette (23) s’étendant depuis la paroi amont (25b) ou aval (25a) de la partie principale (25). Roue selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu’elle comporte un jonc annulaire d’arrêt axial des aubes (5), comportant une périphérie radialement interne coopérant avec le disque et une périphérie radialement externe engagé dans des crochets (22) des aubes (5), lesdits crochets (22) s’étendant depuis les parois transversales amont (16) ou aval (17) des aubes (5), les languettes (23) s’étendant radialement à l’extérieur du jonc. Turbomachine caractérisée en ce qu’elle comporte une roue (2) selon l’une des revendications 1 à 8. Aéronef, caractérisé en ce qu’il comporte au moins une turbomachine selon la revendication 9.