Brevet FR3155024A1 — publié le 20250509

TETE DE DISQUE DE ROTOR DE TURBINE BASSE PRESSION ET SYSTEME D’ETANCHEITE INTER DISQUES DE ROTOR DE TURBINE BASSE PRESSION Tête de disque (300) de rotor de turbine basse pression d’une turbomachine, ladite turbine possédant un axe de rotation X, ladite tête de disque (300) : S’étendant axialement selon une direction parallèle à l’axe X entre une face amont (301) et une face aval (302) opposée à la face amont (301) ; Comprenant une léchette amont (303), ladite léchette amont (303) comprenant un corps de léchette amont (303.1) s’étendant axialement de la face amont (301) et une léchette aval (305), ladite léchette aval comprenant un corps de léchette aval (305.1) s’étendant axialement de la face aval (302). Figure à publier avec l’abrégé : Figure 3 TETE DE DISQUE DE ROTOR DE TURBINE BASSE PRESSION ET SYSTEME D’ETANCHEITE INTER DISQUES DE ROTOR DE TURBINE BASSE PRESSION DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION La présente invention se rapporte au domaine de l’aéronautique et particulièrement au domaine des systèmes d’étanchéité inter disques de rotor pour turbine basse pression de turbomachine d’avion. L’invention concerne une tête de disque de rotor de turbine basse pression. L’invention concerne en outre un système d’étanchéité inter disque de rotor de turbine basse pression. Un autre objet de l’invention est un procédé de montage d’un anneau de rétention axiale de pieds d’aube d’un disque de rotor comprenant une tête de disque selon un aspect de l’invention. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION Une turbomachine aéronautique comporte classiquement un compresseur, une chambre de combustion et une turbine. Le rôle de la turbine est d'assurer l'entraînement en rotation du compresseur en prélevant une partie de l'énergie de pression des gaz chauds sortant de la chambre de combustion et en la transformant en énergie mécanique. Un compresseur est constitué d'une partie tournante, d’un rotor comprenant un axe de rotation, d'une partie fixe, le stator, et d'une enveloppe, le carter et le stator étant solidaires l'un de l'autre. Le rotor comprend un tambour constitué par un assemblage de plusieurs disques sur lesquels sont fixées de façon circonférentielle des aubes mobiles en rotation. Le stator est constitué d'une pluralité d'aubes fixe (car elles ne tournent pas autour de l’axe de rotation du rotor mais peuvent être mobiles en rotation suivant leur propre axe) fixées de façon circonférentielle sur le carter ou sur des viroles. Chaque rangée d'aubes fixes du stator, dites redresseuses, constitue un redresseur ou distributeur. Une rangée d'aubes mobiles et une rangée d'aubes fixes forment un étage de compresseur. Afin d’assurer la performance du moteur et d’étendre la durée de vie des zones limitantes sur les disques, des technologies visent à réduire les fuites entre la veine d’air et la cavité sous disque. De telles fuites peuvent endommager les disques, notamment à cause des hautes températures de l’air s’écoulant dans la veine. La FIG. 1 illustre un système d’étanchéité 1 inter disques de rotor de turbine basse pression selon l’état de la technique. Une liaison boulonnée 11 solidarise en rotation un disque de rotor amont 12 et un disque de rotor aval 13. Un anneau mobile en rotation 14 est fixé entre le disque amont 12 et le disque aval 13 de sorte à isoler la liaison boulonnée 11 de la veine d’air. Les disques de rotor 12, 13 permettent, en coopérant avec les aubes 15, de récupérer l’énergie du fluide s’écoulant dans la veine d’air en la transformant en énergie mécanique. Des anneaux de retenues respectivement amont 16 et aval 17 sont utilisés pour retenir axialement les aubes qui sont poussées par le fluide vers l’arrière de la turbine. Le distributeur basse pression 18, pièce fixe entre les aubes 15, sert à accélérer le fluide tout au long de la turbine. Le distributeur basse pression assure en outre l’étanchéité entre les pièces fixes (stator) et les pièces en rotation (rotor) par l’interface entre un abradable 19 et les léchettes 20 de l’anneau mobile 14. Les anneaux mobiles 14 bloquent les anneaux de retenue 16, 17 dans les fixations. En plus ces anneaux régulent la différence de pression entre l’air venant de la veine (chaud) et l’air venant de la cavité sous disque (froid). L’abradable 19 est au contact avec les léchettes 20 de l’anneau mobile 14, ce qui assure l’étanchéité de la partie au-dessous du disque mobile 14. Toutefois, le système d’étanchéité 1 selon l’état de la technique ne permet pas de prolonger suffisamment la durée de vie de plusieurs éléments tels que des trous et des festons sur les brides 21 amont et aval des disques. En effet cette durée de vie est impactée par : les fuites thermiques entre les bras amont et aval de l’anneau mobile 14 et les anneaux de retenue 16 et 17 ; Les contraintes mécaniques importantes dans la liaison boulonnée 11. La FIG. 2 illustre comment certains de ces phénomènes se manifestent dans un dispositif de l’état de la technique tel que le système d’étanchéité 1 illustré en référence à la FIG. 1 . En fonctionnement, les bras amont et aval de l’anneau mobile 14 se déforment radialement vers la veine et n’assurent plus leurs fonctions d’étanchéité au niveau des jantes et des anneaux de retenu. Cette déformation est illustrée schématiquement par la flèche 210. Les trous et festons sont sollicités par le gradient thermique entre l’anneau mobile 14 (réchauffé par l’air chaud 211 venant de la veine) et la liaison boulonnée (air venant de la cavité sous disques) et par l’effort centrifuge 212 subi par l’anneau mobile. Cet air chaud venu de la veine vient réchauffer la liaison boulonnée et les viroles de disque, créant ainsi de la contrainte supplémentaire 213 dans ces zones. De plus, la déformation vers le haut 212 de l’anneau 14 vient ajouter de la traction aux brides 21 et de la flexion aux viroles 22. Il n’existe pas aujourd’hui un système d’étanchéité pour turbine basse pression permettant de réduire les différentes déformations thermomécaniques des pièces de la turbine et donc de prolonger leur durée de vie. L’invention offre une solution aux problèmes évoqués précédemment en proposant une tête de disque et un système d’étanchéité amélioré. Un premier aspect de l’invention porte sur une tête de disque de rotor de turbine basse pression d’une turbomachine, ladite turbine possédant un axe de rotation X, ladite tête de disque : S’étendant axialement selon une direction parallèle à l’axe X entre une face amont et une face aval opposée à la face amont ; Comprenant une léchette amont, ladite léchette amont comprenant : Un corps de léchette amont s’étendant axialement de la face amont et Un rebord amont s’étendant radialement du corps de léchette amont et formant une gorge amont avec la face amont de la tête de disque ; Comprenant une léchette aval, ladite léchette aval comprenant : Un corps de léchette aval s’étendant axialement de la face aval et Un rebord aval s’étendant radialement du corps de léchette aval et formant une gorge aval avec la face aval de la tête de disque. Dans la description, les termes « amont » et « aval » sont définis par rapport au sens d’écoulement de l’air depuis l’entrée de l’air dans la turbomachine vers la sortie de l’air hors de la turbomachine. Le terme radial se réfère à une direction normale à l’axe de rotation X de la turbine basse pression. La gorge amont et la gorge aval permettent de loger des anneaux de retenue axiale de pieds d’aube. Il est donc possible de remplacer les anneaux mobiles utilisés dans les systèmes connus qui sont responsables de contraintes thermomécaniques importantes. En d’autres termes, une tête de disque selon le premier aspect de l’invention permet de réduire les contraintes thermomécaniques et donc de prolonger la durée de vie des pièces d’une turbine basse pression. Selon un mode de réalisation, la léchette amont et la léchette aval comprennent un revêtement comprenant un mélange d’alliage nickel carbone. Ce matériau est un revêtement appliqué par dépose plasma et a pour fonction de se dégrader en fonction de l’usure du moteur et de s’ajuster dans l’abradable. Un deuxième aspect de l’invention porte sur un système d’étanchéité inter disques de rotor de turbine basse pression ledit système d’étanchéité comprenant : Une tête de disque amont selon le premier aspect de l’invention ; Un pied de distributeur basse pression ledit pied de distributeur comprenant : Un support d’abradable s’étendant axialement entre une face amont de support et une face aval de support opposée à la face amont de support ; Un abradable amont s’étendant axialement entre la face amont de support et une surface d’abradable amont opposée à la face amont du support ; Un abradable aval s’étendant axialement entre la face aval de support et une surface d’abradable aval opposée à la face aval de support ; Une tête de disque aval selon le premier aspect de l’invention ; Dans lequel : Le corps de léchette aval de la tête de disque amont est au contact de la surface d’abradable amont du pied de distributeur de stator basse pression ; Le corps de léchette amont de la tête de disque aval est au contact de la surface d’abradable aval du pied de distributeur basse pression. Le système d’étanchéité selon le deuxième aspect de l’invention permet de réduire la contrainte dans les zones à durée de vie limitante, telle que trous, festons ou viroles, tout en conservant la performance moteur. En particulier, le système d’étanchéité selon le deuxième aspect de l’invention permet d’obtenir l’étanchéité entre la veine d’air et les cavités sous disques tout en réduisant la traction de la liaison boulonnée. Grâce au contact entre les léchettes s’étendant axialement et les abradables, respectivement amont et aval, positionnés sur le distributeur basse pression, il est possible d’obtenir l’étanchéité nécessaire à protéger certaines pièces de la turbine de l’air chaud s’écoulant dans la veine d’air. En d’autres termes, le système d’étanchéité selon le deuxième aspect de l’invention permet d’obtenir une étanchéité axiale éliminant le contact entre l’air chaud circulant dans la veine d’air principale et certaines parties de la turbine basse pression telles que les liaisons boulonnées inter disques. Grâce à la modification de la tête de disque de rotor et à la modification du support d’abradable, il est possible d’obtenir l’étanchéité de la région inter disques sans utiliser des anneaux mobiles comme dans les systèmes selon l’état de la technique. Cela permet de réduire les contraintes thermomécaniques et en particulier la traction vers le haut de la liaison boulonnée. Parmi les effets techniques liés à la mise en place d’une tête de disque selon de l’invention, il est possible de citer : La réduction des fuites venant de la veine et l’amélioration du gradient thermique dans les liaisons boulonnées avec une réduction de la contrainte mécanique dans les brides des disques ; La réduction de la traction de la liaison boulonnée vers le haut avec une réduction de la contrainte locale ; La réduction de la masse du rotor, grâce par exemple à l’élimination des anneaux mobiles inter disques. D’autres avantages obtenus grâce à la mise en œuvre d’une tête de disque selon le premier aspect de l’invention sont : Une simplification de la turbine basse pression et un gain financier en supprimant la matière et l’usinage des anneaux mobiles ; Une réduction de la contrainte dans les brides induisant un gain en durée de vie sur ces zones ; Une marge d’opérabilité des disques de turbine correspondant à un gain en durée de vie. Ce gain permet de d’augmenter les températures des gaz sans pour autant réduire le potentiel en durée de vie déclaré. Selon un mode de réalisation, l’abradable amont et l’abradable aval comprennent un matériau possédant une structure en nid d’abeille formée par une multiplicité de cellules adjacentes. Un troisième aspect de l’invention porte sur un procédé de montage d’un anneau de rétention axiale de pieds d’aube d’un disque de rotor d’une turbine basse pression d’une turbomachine comprenant une tête de disque selon le premier aspect de l’invention, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : Introduction de l’anneau de rétention axiale dans la gorge aval de la tête de disque ; Introduction d’une aube mobile comprenant un crochet d’aube dans la tête de disque, de sorte à positionner le crochet d’aube en regard de la gorge aval du disque ; Déplacement radiale de l’anneau de retenue axiale de sorte à le loger au moins partiellement dans le crochet d’aube. Le procédé selon le troisième aspect de l’invention permet de monter les anneaux de rétention axiale de pieds d’aubes sur une tête de disque selon le premier aspect de l’invention. Selon un mode de réalisation, le déplacement de l’anneau de rétention axiale est effectué après avoir positionné toutes les aubes dans le disque de rotor. Selon un mode de réalisation, le déplacement radial de l’anneau est effectué à l’aide d’un outil. L’invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES D’autres avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit, illustrée par les figures dans lesquelles : La FIG. 1 illustre schématiquement un système d’étanchéité selon l’état de la technique ; La FIG. 2 illustre schématiquement les contraintes thermomécaniques et locales dans un système tel que celui illustré à la FIG. 1 ; La FIG. 3 illustre un exemple d’une tête de disque selon un premier aspect de l’invention ; La FIG. 4 illustre schématiquement un mode de réalisation d’un pied de stator utilisé dans un système d’étanchéité selon l’invention ; La FIG. 5 illustre un mode de réalisation d’un système d’étanchéité selon un deuxième aspect de l’invention ; La FIG. 6 illustre un ordinogramme d’un mode de réalisation d’un procédé de montage d’un anneau de rétention axiale selon un troisième aspect de l’invention. La FIG. 7 illustre schématiquement la réalisation de certaines étapes d’un mode de réalisation du procédé de montage d’un anneau de rétention axiale selon le troisième aspect de l’invention. DESCRIPTION DETAILLEE Les figures 1 et 2 ont été décrites en relation à l’état de la technique. Sauf précision contraire, un même élément apparaissant sur des figures différentes présente une référence unique. Pour la compréhension de l'invention, on adoptera les orientations radiale R, tangentielle T et axiale A selon le repère RTA indiqué aux figures dont les axes tangent T et axial A s’étendent dans un plan horizontal suivant l’orientation aux figures. L’axe axial A est parallèle à un axe de rotation X d’une turbomachine d’aéronef comprenant le système antigivrage selon le premier aspect de l’invention. La FIG. 3 illustre un mode de réalisation d’une tête de disque 300 d’un disque de rotor d’une turbine basse pression selon un aspect de l’invention. La tête de disque 300 s’étend axialement entre une face amont 301 et une face aval 302 opposée à la face amont. La tête de disque 300 comprend un alvéole (non référencié sur la figure) destiné à accueillir un pied d’aube (non représentée sur la figure). La tête de disque 300 comprend, telle qu’illustrée à la FIG. 3 , une léchette amont 303. La léchette amont 303 comprend un corps de léchette amont 303.1 et un rebord amont 303.2. Le corps de léchette amont 303.1 s’étend axialement de la face amont 301. Le rebord amont 303.2 s’étend radialement du corps de léchette amont 303.1. Le rebord amont 303.2 forme avec la face amont 301 une gorge amont 304. La gorge amont 304 est destinée à accueillir un anneau de rétention axiale amont 307. D’une façon similaire, la tête de disque 303 comprend une léchette aval 305. La léchette aval 305 comprend un corps de léchette aval 305.1 s’étendant axialement de la face aval 302 et un rebord aval 305.2 s’étendant radialement du corps de léchette aval 305.1. Le rebord aval 305.2 forme avec la face aval 302 une gorge aval 306. La gorge aval 306 est destinée à accueillir un anneau de retenue axiale aval 308. La FIG. 4 illustre un exemple d’un pied de distributeur 400 d’un stator d’une turbine basse pression compris dans un mode de réalisation d’un système d’étanchéité selon le deuxième aspect de l’invention. Selon l’exemple illustré à la FIG. 4 , le pied de distributeur basse pression 400 comprend un support d’abradable 401 s’étendant radialement depuis une base de stator et s’étendant axialement entre une face amont de support 402 et une face aval de support 403. Le pied de distributeur basse pression 400 comprend en outre un abradable amont 404 et un abradable aval 405. L’abradable amont 404 s’étend axialement entre la face amont 402 du support d’abradable et une face amont 404.1 d’abradable amont. L’abradable aval 405 s’étend axialement entre une face aval 403 de support d’abradable aval et une face aval de support d’abradable 405.1. Selon un mode de réalisation, les abradables amont 404 et aval 405 comprennent un matériau comprenant une structure en nid d’abeille. La FIG. 5 illustre un mode de réalisation d’un système d’étanchéité 500 selon le deuxième aspect de l’invention. Dans l’exemple illustré à la FIG. 5 , le système d’étanchéité 500 comprend une tête de disque amont 501 selon le deuxième aspect de l’invention, un pied de distributeur basse pression tel que celui illustré en référence à la FIG. 4 et une tête de disque aval 503 selon le premier aspect de l’invention. Le corps de léchette aval 305.1 de la tête de disque amont 501 vient au contact de l’abradable amont 404. De façon similaire, le corps de léchette amont 303.1 de la tête de disque aval 503 vient au contact de l’abradable aval 405. Le système formé par le corps de léchette 305.1, l’abradable amont 404, l’abradable aval 405 et le corps de léchette 303.1 est étanche et protège donc la liaison boulonnée du flux d’air chaud circulant dans la veine primaire. Les têtes de disques et les distributeurs basse pression étant montés en rangées circonférentielles sur respectivement les disques de rotor et les stators, l’étanchéité est donc obtenue sur toute la circonférence de chaque étage de la turbine basse pression. Le système d’étanchéité 500 selon le deuxième aspect de l’invention modifie le mécanisme de retenue axiale des pieds d’aubes dans les têtes de disque. En d’autres termes, le système d’étanchéité ne requiert plus l’utilisation d’un anneau mobile en rotation pour bloquer les anneaux de retenue axiale. Il est donc nécessaire de modifier le procédé de montage des anneaux de retenue axiale en utilisant un procédé de montage qui est également un objet de la présente invention. La FIG. 6 illustre schématiquement un ordinogramme d’un mode de réalisation du procédé 600 de montage d’un anneau de retenue axiale selon le troisième aspect de l’invention. Selon le mode de réalisation illustré à la FIG. 6 , le procédé 600 comprend une étape 601 d’introduction de l’anneau de rétention axiale 308 dans la gorge aval 306 de la tête de disque 300. Le procédé 600 comprend en outre une étape d’introduction 602 d’une aube mobile comprenant un crochet d’aube dans la tête de disque 300. Suite à l’introduction de l’aube mobile dans la tête de disque 300, le crochet d’aube se trouve en regard de la gorge aval 306 du disque. Le procédé 600 selon le mode de réalisation illustré à la FIG. 6 comprend en outre une étape de déplacement 603 radiale de l’anneau de retenue axiale 308 de sorte à le loger au moins partiellement dans le crochet d’aube. Cette étape permet de positionner l’anneau de retenue en butée axiale contre le pied d’aube et d’empêcher le mouvement des aubes vers l’aval à cause de la pression de l’air s’écoulant dans la veine. Selon un mode de réalisation, le déplacement de l’anneau de rétention axiale est effectué après avoir positionné toutes les aubes dans le disque de rotor. Selon un autre mode de réalisation, le déplacement radial de l’anneau est effectué à l’aide d’un outil. La FIG. 7 illustre certaines étapes d’un mode de réalisation du procédé 600 selon un aspect de l’invention. Lors de l’étape 601, l’anneau de rétention aval 308 est inséré dans la gorge aval 306 de la tête de disque 300 selon un objet de l’invention. Lors de l’étape 602, une aube mobile 309 est insérée dans la tête de disque 300. L’aube mobile comprend un crochet d’aube 309a qui vient en regard de la gorge aval 306. Lors de l’étape 603, l’anneau de retenue axiale 308 est déplacé au moins partiellement dans le crochet d’aube 309a de sorte à former une butée axiale pour l’aube mobile 309. Tête de disque (300) de rotor de turbine basse pression d’une turbomachine, ladite turbine possédant un axe de rotation X, ladite tête de disque (300) : S’étendant axialement selon une direction parallèle à l’axe X entre une face amont (301) et une face aval (302) opposée à la face amont (301) ; Comprenant une léchette amont (303), ladite léchette amont (303) comprenant : un corps de léchette amont (303.1) s’étendant axialement de la face amont (301) et un rebord amont (303.2) s’étendant radialement du corps de léchette amont (303.1) et formant une gorge amont (304) avec la face amont (301) de la tête de disque (300) ; Comprenant une léchette aval (305), ladite léchette aval comprenant : Un corps de léchette aval (305.1) s’étendant axialement de la face aval (302) et Un rebord aval (305.2) s’étendant radialement du corps de léchette aval (305.1) et formant une gorge aval (306) avec la face aval (302) de la tête de disque (300). Tête de disque (300) selon la revendication précédente dans laquelle la léchette amont (301) et la léchette aval (305) comprennent un revêtement comprenant un mélange d’alliage nickel carbone. Système d’étanchéité (500) inter disques de rotor de turbine basse pression d’une turbomachine, ledit système d’étanchéité comprenant : Une tête de disque amont (501) selon la revendication 1 ou la revendication 2 ; Un pied de distributeur (400) de stator basse pression, ledit pied de distributeur (400) comprenant : Un support d’abradable (401) s’étendant axialement entre une face amont de support (402) et une face aval de support (403) opposée à la face amont de support (402) ; Un abradable amont (404) s’étendant axialement entre la face amont de support (402) et une surface d’abradable amont (404.1) opposée à la face amont de support (402) ; Un abradable aval (405) s’étendent axialement entre la face aval de support (403) et une surface d’abradable aval (405.1) opposée à la face aval de support (403). Une tête de disque aval (503) selon la revendication 1 ou la revendication 2 ; Dans lequel : Le corps de léchette aval (305.1) de la tête de disque amont (501) est au contact de la surface d’abradable amont (404) du pied de distributeur (400) de stator basse pression ; Le corps de léchette amont (303.1) de la tête de disque aval (503) est au contact de la surface d’abradable aval (405) du pied de distributeur (400) basse pression. Système d’étanchéité (500) selon la revendication précédente dans lequel l’abradable amont (404) et l’abradable aval (405) comprennent un matériau possédant une structure en nid d’abeille formée par une multiplicité de cellules adjacentes. Turbomachine comprenant une turbine basse pression comprenant un système d’étanchéité selon la revendication 3 ou 4. Procédé de montage (600) d’un anneau de rétention axiale de pieds d’aube d’un disque de rotor d’une turbine basse pression d’une turbomachine comprenant une tête de disque selon l’une des revendications 1 ou 2, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : Introduction de l’anneau de rétention axiale (601) dans la gorge aval de la tête de disque ; Introduction d’une aube mobile (602) comprenant un crochet d’aube dans la tête de disque, de sorte à positionner le crochet d’aube en regard de la gorge aval du disque ; Déplacement radiale (603) de l’anneau de retenue axiale de sorte à le loger au moins partiellement dans le crochet d’aube. Procédé selon la revendication précédente dans lequel le déplacement de l’anneau de rétention axiale est effectuée après avoir positionné toutes les aubes dans le disque de rotor. Procédé selon la revendication 7 dans lequel le déplacement radial de l’anneau est effectué à l’aide d’un outil.