Brevet FR3101106A1 — publié le 20210326

La présente invention concerne un rotor (1) de turbine, notamment d’une turbine basse pression, d'une turbomachine, qui comprend au moins un disque de rotor amont (2) et un disque de rotor aval (3), chacun étant configuré pour supporter à sa périphérie les pieds des aubes radiales dudit rotor. Conformément à l'invention, ce rotor comprend au moins un anneau d’étanchéité (4), muni à sa périphérie extérieure d'au moins une léchette annulaire d'étanchéité (44), les deux disques de rotor et l'anneau d'étanchéité sont des éléments distincts, le disque amont (2) et/ou le disque aval (3) comprend une bride annulaire de vissage (23, 34), dont une face cylindrique axiale (24, 35) est munie d'un filetage (240, 350) circonférentiel, l’anneau d’étanchéité (4) comprend à au moins l'une de ses deux extrémités axiales (41, 42), un filetage (450, 480) circonférentiel complémentaire du filetage (240, 350) de la bride annulaire de vissage (23, 34) et qui coopère avec celui-ci pour assurer la fixation de l’anneau (4) sur ledit disque de rotor amont (2) et/ou aval (3) par vissage. Figure pour l’abrégé : Fig. 10 Rotor de turbine d'une turbomachine et turbine de turbomachine équipée d'un tel rotor. La présente invention se situe dans le domaine de l'aéronautique. Cette invention concerne plus spécialement un rotor de turbine d'une turbomachine, (telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur), destinée à équiper les aéronefs et une turbine de turbomachine équipée d'un tel rotor. La turbine est de préférence une turbine basse pression. De manière classique, une turbomachine comprend d'amont en aval, successivement un compresseur basse pression, un compresseur haute pression, une chambre de combustion, une turbine haute pression et une turbine basse pression, qui sont traversés par un flux de gaz. On connait déjà d'après l'état de la technique, deux variantes de réalisation d'une turbine à gaz d'une turbomachine, qui sont représentées sur les figures 1 et 2 jointes. Une turbine de turbomachine comprend plusieurs étages, chaque étage comprenant un distributeur et une roue de rotor. Dans la suite l’amont AM et l’aval AV correspondent au sens de l’écoulement des gaz à travers la turbomachine en fonctionnement (représenté par la flèche V). Sur la figure 1, on peut voir une partie de deux disques de rotor, respectivement un disque de rotor amont A et un disque de rotor aval B. Chaque disque de rotor A, B porte à sa périphérie des aubes radiales C. Un disque de distributeur D est intercalé entre les deux disques de rotor A et B. Ce disque de distributeur D comprend une pluralité d’aubes radiales E, dont l’extrémité radialement externe, (non visible sur la figure 1), est fixée sur un carter externe. Les différents disques du rotor sont assemblés entre eux et fixés sur un arbre de rotation, non représenté sur les figures qui les entraîne simultanément en rotation. Sur la figure 1, on peut voir que les disques de rotor A, B sont assemblés entre eux par l’intermédiaire de leurs viroles annulaires respectives F, G qui sont boulonnées entre-elles au moyen de boulons H. Le rotor comprend également des anneaux d’étanchéité à labyrinthe I, qui entourent les viroles F et G de deux disques de rotor successifs A et B. L’anneau d’étanchéité à labyrinthe I porte à sa périphérie des léchettes d’étanchéité annulaires J, disposées en regard d’un anneau qui comprend un matériau abradable K, porté par le pied des aubes E du disque de distributeur D. Les léchettes J coopèrent avec l’élément abradable K pour assurer l’étanchéité pendant la rotation du rotor. L’anneau d’étanchéité à labyrinthe I présente une bride annulaire radiale L, qui s’étend radialement vers l’intérieur de la turbine. Cette bride L est fixée entre les deux viroles F et G, par l’intermédiaire des boulons de fixation H précités qui la traversent de part en part. La figure 2 représente une variante de réalisation de la figure 1. Les mêmes éléments portent les mêmes références numériques. Dans ce cas, les deux viroles respectives F’ et G’ des disques de rotor amont A et aval B sont soudées entre-elles au niveau d’un joint M. Par ailleurs, l’anneau d’étanchéité à labyrinthe I’ porte sur sa face radialement externe des léchettes d’étanchéité J’. Ce flasque présente deux butées à ses extrémités, référencées N et O, qui viennent en appui sur des faces internes d’appui, ménagées sur le côté des disques de rotor A, respectivement B. Afin de supprimer les anneaux d’étanchéité à labyrinthe I, I', on connait également d'après l'état de la technique, des disques de rotor dont les viroles aval (par exemple les viroles F, F' sur les figures 1 et 2), sont directement munies des léchettes d'étanchéité. Les analyses ont toutefois montré des départs de criques récurrents en tête des léchettes. Ceci peut conduire à la propagation de criques dans la virole. Or, il est impératif d'éviter cela, pour ne pas risquer une rupture du disque de rotor et la libération de débris à haute énergie dans la turbine. L’invention a pour but de proposer une solution technique qui permette d'éviter que la propagation d'une crique en tête de léchette implique une rupture du disque de rotor. A cet effet, l'invention concerne un rotor de turbine d'une turbomachine s’étendant autour d’un axe longitudinal et comprenant un disque de rotor amont et un disque de rotor aval consécutifs, chaque disque étant configuré pour supporter à sa périphérie des pieds d’aubes radiales dudit rotor. Conformément à l’invention, ce rotor comprend au moins un anneau d’étanchéité, muni d'au moins une léchette d'étanchéité s'étendant circonférentiellement sur sa périphérie extérieure, en ce que les deux disques et l’anneau d’étanchéité sont des éléments distincts et solidarisés entre eux par assemblage, en ce que le disque amont et/ou le disque aval comprend une bride annulaire de vissage, dont une face cylindrique, qui s'étend axialement vers l’anneau d’étanchéité, est munie d'un filetage circonférentiel, en ce que l’anneau d’étanchéité comprend à au moins l'une de ses deux extrémités axiales, une face cylindrique qui s'étend axialement vers la bride annulaire de vissage et qui est munie d'un filetage circonférentiel complémentaire du filetage de la bride annulaire de vissage et qui coopère avec celui-ci pour assurer la fixation de l’anneau d’étanchéité sur ledit disque de rotor amont et/ou aval par vissage . Grâce à ces caractéristiques de l'invention, la léchette d’étanchéité est disposée sur une pièce, ici l'anneau d'étanchéité, qui ne fait pas partie du disque de rotor en lui-même. Ainsi, un éventuel départ de crique au niveau de cette léchette d’étanchéité n’endommagera pas le disque. De plus, il est facile de démonter l'anneau d'étanchéité, du disque de rotor amont ou aval, par un simple dévissage. Lors des opérations de maintenance, il est ainsi possible de remplacer uniquement l'anneau d'étanchéité portant la ou les léchettes d’étanchéité, indépendamment du disque de rotor amont ou aval. Cette solution technique offre également l’opportunité d’utiliser des matériaux différents pour la réalisation du disque de rotor et de l'anneau d'étanchéité, afin de mieux adapter le choix de ces matériaux respectifs aux conditions de fonctionnement du disque de rotor. Selon d'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives de l'invention, prises seules ou en combinaison : - le disque de rotor amont et/ou le disque de rotor aval comprend une bride annulaire de fixation qui s'étend radialement et qui est munie de moyens de fixation pour fixer l’anneau d’étanchéité sur cette bride annulaire de fixation ; - la bride annulaire radiale de fixation est percée d'une série d'orifices axiaux de fixation, en ce que l’anneau d’étanchéité comprend à l'une de ses deux extrémités axiales, une collerette radiale percée d'orifices axiaux de fixation et en ce que l’anneau d’étanchéité est fixé à la bride annulaire de fixation par des boulons de fixation disposés à travers lesdits orifices axiaux de fixation, ces boulons coopérant avec des écrous ; - la collerette radiale de l’anneau d’étanchéité est venue de matière avec l’anneau d’étanchéité ; - le rotor comprend un anneau de fixation, distinct de l’anneau d’étanchéité, en ce que cet anneau de fixation a une section transversale en forme de L, qui présente une branche cylindrique qui s'étend axialement et qui est munie d'un filetage circonférentiel sur l'une de ses faces axiales et une branche annulaire qui s'étend radialement et en ce que le filetage circonférentiel de l'anneau de fixation est complémentaire et coopère avec le filetage circonférentiel de l’anneau d’étanchéité, de façon à assurer la fixation de l’anneau de fixation sur l’anneau d’étanchéité, par vissage ; - la branche annulaire de l’anneau de fixation est percée d’orifices axiaux de fixation et en ce que l’anneau de fixation est fixé au disque de rotor amont et/ou au disque de rotor aval par des boulons de fixation disposés à travers lesdits orifices axiaux de fixation, ces boulons coopérant avec des écrous ; - la face cylindrique de l’anneau d’étanchéité, sur laquelle est formé le filetage est une face radialement externe et en ce que la face cylindrique de la bride annulaire de vissage du disque de rotor amont et/ou du disque de rotor aval sur laquelle est formé le filetage est une face radialement interne ; - les filetages sont filetés dans le sens inverse du sens de rotation dudit rotor de turbine ; - le rotor comprend des moyens anti-rotation, disposés entre les différentes pièces qui sont assemblées entre elles par vissage, pour empêcher leur dévissage ; - lesdits boulons de fixation et lesdits écrous forment lesdits moyens anti-rotation. L’invention concerne également une turbine, notamment basse pression, d’une turbomachine, telle qu’un turbopropulseur ou d’un turboréacteur, équipée d’un rotor de turbine tel que précité. D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : est une vue partielle, en coupe axiale, d’un premier mode de réalisation d’un rotor de turbine basse pression selon l’art antérieur. est une vue partielle, en coupe axiale, d’un second mode de réalisation d’un rotor de turbine basse pression selon l’art antérieur. est une vue en perspective d’un disque de rotor amont et d’un anneau d'étanchéité selon un premier mode de réalisation de l’invention, ce disque et cet anneau d'étanchéité étant représentés en position séparée l’un de l’autre. est une vue en perspective d’une partie des pièces représentées sur la figure 3, mais en position assemblée. est une vue en coupe axiale des pièces représentées sur la figure 3 et sur laquelle le disque de rotor aval a été ajouté. est une vue en perspective d’un disque de rotor amont, d’un anneau d'étanchéité et d’un anneau de fixation conformes à un deuxième mode de réalisation de l’invention, représentés en position assemblée. est une vue en perspective du disque de rotor amont, de l'anneau d'étanchéité et d’un anneau de fixation représentés sur la figure 6 mais en position démontée. est une vue en coupe axiale des pièces représentées sur la figure 6 et sur laquelle le disque de rotor aval a été ajouté. est une vue en perspective d’un rotor de turbine conforme à un troisième mode de réalisation de l’invention dont le disque de rotor amont, l'anneau d'étanchéité et le disque de rotor aval sont en position assemblée. est une vue en perspective des pièces de la figure 9 en position démontée. est une vue en coupe axiale d’une partie du rotor de la figure 9. Sur l’ensemble des figures, les éléments identiques portent des références identiques. Rotor de turbine (1) d'une turbomachine s’étendant autour d’un axe longitudinal (X-X') et comprenant un disque de rotor amont (2) et un disque de rotor aval (3) consécutifs, chaque disque (2, 3) étant configuré pour supporter à sa périphérie des pieds d’aubes radiales dudit rotor, caractérisé en ce qu’il comprend au moins un anneau d’étanchéité (4), muni d'au moins une léchette d'étanchéité (44) s'étendant circonférentiellement sur sa périphérie extérieure (43), en ce que les deux disques (2, 3) et l’anneau d’étanchéité (4) sont des éléments distincts et solidarisés entre eux par assemblage, en ce que le disque amont (2) et/ou le disque aval (3) comprend une bride annulaire de vissage (23, 34), dont une face cylindrique (24, 35), qui s'étend axialement vers l’anneau d’étanchéité (4), est munie d'un filetage (240, 350) circonférentiel, en ce que l’anneau d’étanchéité (4) comprend à au moins l'une de ses deux extrémités axiales (41, 42), une face cylindrique (45, 48) qui s'étend axialement vers la bride annulaire de vissage (23, 34) et qui est munie d'un filetage (450, 480) circonférentiel complémentaire du filetage (240, 350) de la bride annulaire de vissage (23, 34) et qui coopère avec celui-ci pour assurer la fixation de l’anneau d’étanchéité (4) sur ledit disque de rotor amont (2) et/ou aval (3) par vissage. Rotor de turbine (4) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le disque de rotor amont (2) et/ou le disque de rotor aval (3) comprend une bride annulaire de fixation (33) qui s'étend radialement et qui est munie de moyens de fixation (330) pour fixer l’anneau d’étanchéité (4) sur cette bride annulaire de fixation (33). Rotor de turbine (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que la bride annulaire radiale de fixation (33) est percée d'une série d'orifices axiaux de fixation (330), en ce que l’anneau d’étanchéité (4) comprend à l'une de ses deux extrémités axiales, une collerette radiale (47) percée d'orifices axiaux de fixation (470) et en ce que l’anneau d’étanchéité (4) est fixé à la bride annulaire de fixation (33) par des boulons de fixation (71) disposés à travers lesdits orifices axiaux de fixation (330, 470), ces boulons (71) coopérant avec des écrous (72). Rotor de turbine (4) selon la revendication 3, caractérisé en ce que la collerette radiale (47) de l’anneau d’étanchéité (4) est venue de matière avec l’anneau d’étanchéité (4). Rotor de turbine (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend un anneau de fixation (6), distinct de l’anneau d’étanchéité (4), en ce que cet anneau de fixation (6) a une section transversale en forme de L qui présente une branche cylindrique (61) qui s'étend axialement et qui est munie d'un filetage circonférentiel (610) sur l'une de ses faces axiales et une branche annulaire (62) qui s'étend radialement et en ce que le filetage (610) circonférentiel de l'anneau de fixation (6) est complémentaire et coopère avec le filetage circonférentiel (450, 480) de l’anneau d’étanchéité (4), de façon à assurer la fixation de l’anneau de fixation (6) sur l’anneau d’étanchéité (4), par vissage. Rotor de turbine (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que la branche annulaire (62) de l’anneau de fixation (6) est percée d’orifices axiaux de fixation (620) et en ce que l’anneau de fixation (6) est fixé au disque de rotor amont (2) et/ou au disque de rotor aval (3) par des boulons de fixation (71) disposés à travers lesdits orifices axiaux de fixation (620, 330), ces boulons (71) coopérant avec des écrous (72). Rotor de turbine (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la face cylindrique (45, 48) de l’anneau d’étanchéité (4), sur laquelle est formé le filetage (450, 480) est une face radialement externe et en ce que la face cylindrique (24, 35) de la bride annulaire de vissage (23, 34) du disque de rotor amont (2) et/ou du disque de rotor aval (3) sur laquelle est formé le filetage (240, 350) est une face radialement interne. Rotor de turbine (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les filetages (240, 450, 480, 610, 350) sont filetés dans le sens inverse du sens de rotation dudit rotor de turbine (1). Rotor de turbine (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens anti-rotation (5, 71, 72) disposés entre les différentes pièces qui sont assemblées entre elles par vissage, pour empêcher leur dévissage. Rotor de turbine (1) selon les revendications 3 et 9 ou selon les revendications 6 et 9, caractérisé en ce que lesdits boulons de fixation (71) et lesdits écrous (72) forment lesdits moyens anti-rotation. Turbine, notamment basse pression, d'une turbomachine, telle qu'un turbopropulseur ou qu'un turboréacteur, caractérisée en ce qu'elle est équipée d'un rotor de turbine (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 10.