EP0077236A1 - Mounting of blades in segments on a rotor disc of a turbo machine - Google Patents

Mounting of blades in segments on a rotor disc of a turbo machine Download PDF

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EP0077236A1
EP0077236A1 EP82401746A EP82401746A EP0077236A1 EP 0077236 A1 EP0077236 A1 EP 0077236A1 EP 82401746 A EP82401746 A EP 82401746A EP 82401746 A EP82401746 A EP 82401746A EP 0077236 A1 EP0077236 A1 EP 0077236A1
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EP
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disc
sector
foot
flange
blades
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Withdrawn
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EP82401746A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Alain M.J. Lardellier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Safran Aircraft Engines SAS
Original Assignee
Societe Nationale dEtude et de Construction de Moteurs dAviation SNECMA
SNECMA SAS
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/30—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers
    • F01D5/3023—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of radial insertion type, e.g. in individual recesses
    • F01D5/3046—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of radial insertion type, e.g. in individual recesses the rotor having ribs around the circumference

Definitions

  • the present invention relates to a device for installing a sector of blades on a rotor disc of a turbomachine.
  • the casting of the turbomachine blades by sectors makes it possible to lower the cost price, to produce a more watertight stream by eliminating numerous vanishing points, and to increase the life of the blades because the embedding of several blades both on a single stand provides better resistance to vibration and better impact resistance.
  • the present invention relates to a blade sector fixing device which makes it possible to remedy these drawbacks.
  • the blade sector comprises a single foot which has at least one circular rib cooperating with at least one circular groove provided on the upstream face of the rim of the disc, said sector being held in abutment against the disc by a flange fixed on the upstream face of the disc.
  • FIGS. 1 and 3 there is shown a sector 1 comprising in particular six blades 2 which are connected at their ends by a single foot 3 and by a peripheral heel 4.
  • the foot 3 of the blade sector has two circular ribs 5, 6 which are offset radially and longitudinally and which are respectively engaged in circular grooves 7, 8 provided on the upstream face of the rim of a disc 9 ( Figures 2 and 3) of the turbomachine rotor.
  • All of the sectors 1 are locked axially by a flange 10 fixed by means of bolts 11 on the disc 9, said flange being supported by a lip 12 (FIGS. 3 and 4) against the upstream face of the foot 3 of the sectors 1.
  • An annular seal 13 (FIGS. 3 and 8) with a U section is placed in a housing formed between the flange 10 and the upstream face of the sector foot 3.
  • a tooth 14 constituting a circumferential stop for the sectors which is engaged in a housing 15 (FIG. 4) formed on the downstream face of the flange 10.
  • a housing 15 formed on the downstream face of the flange 10.
  • grooves 16, 17 are provided in which metal plates 18, 19 are engaged which provide radial sealing between the adjacent sectors.
  • the orientation of the lower plates 18, affected by a slight curvature, is such that it contributes to giving a better incidence to the air joining the vein after having cooled the foot 3 of the blades or the rim of the disc 9.
  • FIG. 6 a heel of a portion of the blade sector has been represented, as an alternative to that illustrated in FIG.
  • the configuration in Z of the circumferential ends of the heel allows the assembly by interlocking of several sectors in succession.
  • the sector which is only represented with a single blade, could of course, with a heel of the same configuration, comprise for example six blades as in FIG. 1.
  • the sector may include only a foot 3 having ribs 5 and 6, the upper part of the blades having no heel.
  • the heel 4 can have a cross-section in a straight shape (FIG. 1) or a Z-shape as in FIG. 6.
  • conduits 20, 21 which open, on one side in the annular capacity limited by the flange 10 and the disc 9 and, on the other side, between the foot and the disk.
  • FIG. 5 there is shown an alternative embodiment in which the foot 3 has only one rib 5 which is engaged in a circular groove 7 of the rim of the disc 9, and the underside of the foot 3 comprises, at l 'downstream, a bearing surface 22 which comes to bear in operation on a corresponding bearing surface 23 of the disc 9.
  • the flange 10 is fixed by means of bolts to the disc 9 by means of spacers leaving a clearance for ventilation.
  • the spacer can be replaced by an extra thickness of the flange 10 comprising a milling for ventilation.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

The blade segment (1) comprises a single foot (3) having at least one circular rib (5, 6) which is engaged in a circular groove (7, 8) provided on the upstream face of the rim of the disc (9), the segment being held bearing against the disc (9) by a flange (10) fastened to the upstream face of the disc. The invention is used for the production of turbo-machine rotors. <IMAGE>

Description

La présente invention a pour objet un dispositif d'implantation de secteur d'aubes sur un disque de rotor de turbomachine.The present invention relates to a device for installing a sector of blades on a rotor disc of a turbomachine.

La coulée des aubes de turbomachine par secteurs permet d'abaisser le prix de revient, de réaliser une veine plus étanche par la suppression de nombreux points de fuite, et d'augmenter la durée de vie des aubes du fait que l'encastrement de plusieurs aubes à la fois sur un pied unique assure une meilleure tenue aux vibrations et une meilleure résistance aux impacts.The casting of the turbomachine blades by sectors makes it possible to lower the cost price, to produce a more watertight stream by eliminating numerous vanishing points, and to increase the life of the blades because the embedding of several blades both on a single stand provides better resistance to vibration and better impact resistance.

L'emploi d'aubes en secteurs est pratiquement généralisé dans les distributeurs ou redresseurs de turbine. Par contre, en ce qui concerne les rotors, leur utilisation est encore très limitée en raison des difficultés qui résident dans la conception et la réalisation des attaches. Suivant un moyen connu, on utilise un organe d'attache "marteau", de telle sorte que l'aube est glissée à travers une fenêtre dans une gorge du disque en forme de queue d'aronde, cette gorge étant d'ailleurs difficile à réaliser. Si on utilise de grands secteurs d'aubes, la fenêtre est donc obligatoirement de grande dimension et son obturation ne peut être réalisée d'une manière simple. D'autre part, la présence de cette fenêtre de grande dimension introduit des coefficients de forme très défavorables à la durée de vie du disque. Il faut en outre reprendre l'effort circonférentiel dû à la pénétration dans les organes abradables ou aux chocs, lors d'impacts.The use of blades in sectors is practically generalized in turbine distributors or rectifiers. On the other hand, as regards the rotors, their use is still very limited because of the difficulties which reside in the design and the production of the fasteners. According to known means, a “hammer” fastening member is used, so that the blade is slid through a window into a groove in the disc in the shape of a dovetail, this groove being moreover difficult to achieve. If large sectors of blades are used, the window must therefore be of large size and it cannot be closed in a simple manner. On the other hand, the presence of this large window introduces shape coefficients very unfavorable to the life of the disc. It is also necessary to resume the circumferential force due to penetration into the abradable organs or to shocks, during impacts.

Il existe également des secteurs d'aubes qui sont montés sur le disque par des pieds dits en sapin, toutefois un tel dispositif ne permet d'utiliser qu'un nombre limité d'aubes pour chaque grappe.There are also sectors of blades which are mounted on the disc by so-called spruce legs, however a such a device only allows the use of a limited number of blades for each cluster.

La présente invention concerne un dispositif de fixation de secteur d'aubes qui permet de remédier à ces inconvénients.The present invention relates to a blade sector fixing device which makes it possible to remedy these drawbacks.

Conformément à la présente invention, le secteur d'aubes comporte un seul pied qui présente au moins une nervure circulaire coopérant avec au moins une gorge circulaire prévue sur la face amont de la jante du disque, ledit secteur étant maintenu en appui contre le disque par un flasque fixé sur la face amont du disque.According to the present invention, the blade sector comprises a single foot which has at least one circular rib cooperating with at least one circular groove provided on the upstream face of the rim of the disc, said sector being held in abutment against the disc by a flange fixed on the upstream face of the disc.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de plusieurs modes de réalisation et en se référant aux dessins annexés, sur lesquels :

  • - la figure 1 est une vue en perspective d'un secteur d'aubes et de son moyen de fixation ;
  • - la figure 2 est une vue en perspective d'un disque de rotor comportant le moyen de fixation d'un secteur d'aubes ;
  • - la figure 3 est une vue en coupe radiale d'un secteur d'aubes monté sur un disque de rotor ;
  • - la figure 4 est une vue en perspective d'un flasque de maintien ;
  • - la figure 5 est une vue en coupe radiale d'un autre mode de réalisation du moyen de fixation ;
  • - la figure 6 est une vue en perspective d'un mode de réalisation du talon d'une portion de secteur d'aubes ;
  • - la figure 7 est une vue en perspective d'un secteur d'aubes sans talon périphérique ;
  • - la figure 8 est une vue en perspective d'un mode de réalisation d'un joint ;
  • - la figure 9 est une vue en coupe radiale d'un autre mode de réalisation d'un dispositif de fixation suivant l'invention.
Other characteristics and advantages of the invention will be better understood on reading the following description of several embodiments and with reference to the appended drawings, in which:
  • - Figure 1 is a perspective view of a blade sector and its fixing means;
  • - Figure 2 is a perspective view of a rotor disc comprising the means for fixing a sector of blades;
  • - Figure 3 is a radial sectional view of a sector of blades mounted on a rotor disc;
  • - Figure 4 is a perspective view of a holding flange;
  • - Figure 5 is a radial sectional view of another embodiment of the fixing means;
  • - Figure 6 is a perspective view of an embodiment of the heel of a portion of the blade sector;
  • - Figure 7 is a perspective view of a sector of vanes without peripheral heel;
  • - Figure 8 is a perspective view of an embodiment of a seal;
  • - Figure 9 is a radial sectional view of another embodiment of a fixing device according to the invention.

Aux figures 1 et 3, on a représenté un secteur 1 comportant notamment six aubes 2 qui sont reliées à leurs extrémités par un pied unique 3 et par un talon périphérique 4. Le pied 3 du secteur d'aubes présente deux nervures circulaires 5, 6 qui sont décalées radialement et longitudinalement et qui sont engagées respectivement dans des gorges circulaires 7, 8 prévues sur la face amont de la jante d'un disque 9 (figures 2 et 3) de rotor de turbomachine. L'ensemble des secteurs 1 est verrouillé axialement par un flasque 10 fixé au moyen de boulons 11 sur le disque 9, ledit flasque étant en appui par une lèvre 12 (figures 3 et 4) contre la face amont du pied 3 des secteurs 1. Un joint annulaire d'étanchéité 13 (figures 3 et 8) à section en U est disposé dans un logement ménagé entre le flasque 10 et la face amont du pied 3 de secteur.In Figures 1 and 3, there is shown a sector 1 comprising in particular six blades 2 which are connected at their ends by a single foot 3 and by a peripheral heel 4. The foot 3 of the blade sector has two circular ribs 5, 6 which are offset radially and longitudinally and which are respectively engaged in circular grooves 7, 8 provided on the upstream face of the rim of a disc 9 (Figures 2 and 3) of the turbomachine rotor. All of the sectors 1 are locked axially by a flange 10 fixed by means of bolts 11 on the disc 9, said flange being supported by a lip 12 (FIGS. 3 and 4) against the upstream face of the foot 3 of the sectors 1. An annular seal 13 (FIGS. 3 and 8) with a U section is placed in a housing formed between the flange 10 and the upstream face of the sector foot 3.

Sur la face amont du pied 3, il est prévu à sa partie inférieure centrale une dent 14 (figures 1 et 3) constituant une butée d'arrêt circonférentielle des secteurs qui est engagée dans un logement 15 (figure 4) ménagé sur la face aval du flasque 10. Dans les faces radiales du pied 3 et du talon 4, à leurs extrémités, sont prévues des gorges 16, 17 dans lesquelles sont engagées des plaquettes métalliques 18, 19 qui assurent l'étanchéité radiale entre les secteurs adjacents. L'orientation des plaquettes inférieures 18, affectées d'une légère courbure, est telle qu'elle contribue à donner une meilleure incidence à l'air rejoignant la veine après avoir refroidi le pied 3 des aubes ou la jante du disque 9.On the upstream face of the foot 3, there is provided at its central lower part a tooth 14 (FIGS. 1 and 3) constituting a circumferential stop for the sectors which is engaged in a housing 15 (FIG. 4) formed on the downstream face of the flange 10. In the radial faces of the foot 3 and of the heel 4, at their ends, grooves 16, 17 are provided in which metal plates 18, 19 are engaged which provide radial sealing between the adjacent sectors. The orientation of the lower plates 18, affected by a slight curvature, is such that it contributes to giving a better incidence to the air joining the vein after having cooled the foot 3 of the blades or the rim of the disc 9.

Sur la figure 6, on a représenté un talon d'une portion de secteur d'aube, en variante à celui illustré figure l. La configuration en Z des extrémités circonférentielles du talon permet l'assemblage par emboîtement de plusieurs secteurs en succession. Le secteur, qui n'est représenté qu'avec une seule aube, pourrait bien entendu, avec un talon de-même configuration, comporter par exemple six aubes comme sur la figure 1.In FIG. 6, a heel of a portion of the blade sector has been represented, as an alternative to that illustrated in FIG. The configuration in Z of the circumferential ends of the heel allows the assembly by interlocking of several sectors in succession. The sector, which is only represented with a single blade, could of course, with a heel of the same configuration, comprise for example six blades as in FIG. 1.

Le secteur (figure 7) peut comporter seulement un pied 3 comportant des nervures 5 et 6, la partie supérieure des aubes ne comportant pas de talon. Par ailleurs, le talon 4 peut présenter en coupe une forme droite (figure 1) ou une forme en Z comme-à la figure 6. Pour le refroidissement du pied 3, de l'aube 2 et de la jante du disque 9, il est prévu, dans le pied 3, des conduits 20, 21 (figure 3) qui débouchent, d'un côté dans la capacité annulaire limitée par le flasque 10 et le disque 9 et, de l'autre côté, entre le pied et le disque.The sector (Figure 7) may include only a foot 3 having ribs 5 and 6, the upper part of the blades having no heel. Furthermore, the heel 4 can have a cross-section in a straight shape (FIG. 1) or a Z-shape as in FIG. 6. For the cooling of the foot 3, the blade 2 and the rim of the disc 9, is provided in the foot 3, conduits 20, 21 (Figure 3) which open, on one side in the annular capacity limited by the flange 10 and the disc 9 and, on the other side, between the foot and the disk.

A la figure 5, on a représenté une variante de réalisation dans laquelle le pied 3 ne comporte qu'une nervure 5 qui est engagée dans une gorge circulaire 7 de la jante du disque 9, et la face inférieure du pied 3 comporte, à l'aval, une portée 22 qui vient en appui en fonctionnement sur une portée correspondante 23 du disque 9.In Figure 5, there is shown an alternative embodiment in which the foot 3 has only one rib 5 which is engaged in a circular groove 7 of the rim of the disc 9, and the underside of the foot 3 comprises, at l 'downstream, a bearing surface 22 which comes to bear in operation on a corresponding bearing surface 23 of the disc 9.

Dans la solution représentée sur la figure 5, l'aube 2 étant elle-même refroidie, il est prévu un conduit 24 dans le pied 3 qui met en communication l'espace compris entre le flasque 10 et le disque 9 et la cavité centrale 25 de l'aube.In the solution shown in Figure 5, the blade 2 itself being cooled, there is provided a conduit 24 in the foot 3 which connects the space between the flange 10 and the disc 9 and the central cavity 25 from dawn.

A la figure 9, on a représenté une variante de réalisation dans laquelle les seuls éléments modifiés ont été représentés schématiquement, et où l'on voit que le pied 3 du secteur d'aubes comporte, sur sa face amont, une gorge 26 dans laquelle est encastrée une dent 27 prévue sur le flasque 10. Bien évidemment, on pourrait prévoir la dent 27 sur le pied 3 du secteur d'aubes et la gorge 26 sur le pourtour du flasque 10. Cette disposition assure une meilleure retenue du secteur d'aubes et, en particulier, empêche le basculement induit par les efforts centrifuges.In Figure 9, there is shown an alternative embodiment in which the only modified elements have been shown schematically, and where it can be seen that the foot 3 of the blade sector has, on its upstream face, a groove 26 in which is embedded a tooth 27 provided on the flange 10. Obviously, one could provide the tooth 27 on the foot 3 of the blade sector and the groove 26 on the periphery of the flange 10. This arrangement ensures better retention of the sector blades and, in particular, prevents tilting induced by centrifugal forces.

Le flasque 10 est fixé au moyen de boulons sur le disque 9 par l'intermédiaire d'entretoises laissant un jeu pour la ventilation.. En variante, l'entretoise peut être remplacée par une surépaisseur du flasque 10 comportant un fraisage pour la ventilation.The flange 10 is fixed by means of bolts to the disc 9 by means of spacers leaving a clearance for ventilation. As a variant, the spacer can be replaced by an extra thickness of the flange 10 comprising a milling for ventilation.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitative et l'homme de l'art pourra y apporter des modifications sans sortir pour cela du domaine de l'invention.Of course, the invention is not limiting and those skilled in the art may make modifications to it without departing from the scope of the invention.

Claims (9)

1. Dispositif d'implantation d'aubes en secteurs sur un disque de rotor de turbomachine, caractérisé en ce que le secteur d'aubes (1) comporte un seul pied (3) qui présente au moins une nervure circulaire (5, 6) coopérant avec au moins une gorge circulaire (7, 8) prévue sur la face amont de la jante du disque (9), ledit secteur (1) étant maintenu en appui contre le disque (9) par un flasque (10) fixé de façon amovible sur la face amont du disque, et le pied (3) du secteur d'aubes présentant une dent (14) de butée circonférentielle qui est engagée dans un logement (15) prévu sur la face interne du flasque (10).1. Device for installing blades in sectors on a turbomachine rotor disk, characterized in that the sector of blades (1) comprises a single foot (3) which has at least one circular rib (5, 6) cooperating with at least one circular groove (7, 8) provided on the upstream face of the rim of the disc (9), said sector (1) being held in abutment against the disc (9) by a flange (10) fixed so removable on the upstream face of the disc, and the foot (3) of the blade sector having a tooth (14) of circumferential stop which is engaged in a housing (15) provided on the internal face of the flange (10). 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le pied (3) du secteur d'aubes présente deux nervures circulaires (5, 6) décalées axialement, qui sont engagées dans deux gorges (7, 8) correspondantes prévues sur la face amont de la jante du disque (9).2. Device according to claim 1, characterized in that the base (3) of the vane sector has two circular ribs (5, 6) offset axially, which are engaged in two corresponding grooves (7, 8) provided on the face upstream of the disc rim (9). 3. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le pied du secteur d'aubes (1) comporte une nervure circulaire (5) qui est engagée dans une gorge circulaire (7) prévue sur la face amont de la jante du disque-(9), ledit pied présentant, sur sa face inférieure et en aval de la nervure, une portée (22) qui est en appui en fonctionnement sur une portée circulaire (23) correspondante du disque (9).3. Device according to claim 1, characterized in that the base of the blade sector (1) comprises a circular rib (5) which is engaged in a circular groove (7) provided on the upstream face of the rim of the disc- (9), said foot having, on its lower face and downstream of the rib, a bearing surface (22) which is in operation during operation on a corresponding circular bearing surface (23) of the disc (9). 4. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les faces radiales du pied (3) et du talon (4) du secteur d'aubes présentent des gorges (16, 17) dans lesquelles sont engagées des plaquettes (18, 19) d'étanchéité radiale entre les secteurs adjacents.4. Device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the radial faces of the foot (3) and the heel (4) of the blade sector have grooves (16, 17) in which are engaged radial sealing plates (18, 19) between the adjacent sectors. 5. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le flasque (10) présente, sur sa face arrière, une lèvre (12) par laquelle il est en appui contre le pied (3) des secteurs d'aubes, un joint métallique annulaire souple (13) étant inséré entre le flasque (10) et la face amont du pied (3) des aubes.5. Device according to claim 1, characterized in that the flange (10) has, on its rear face, a lip (12) by which it bears against the foot (3) of the blade sectors, a metal seal flexible annular (13) being inserted between the flange (10) and the upstream face of the foot (3) of the blades. 6. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le secteur (1) présente une dent (27) qui est encastrée dans une gorge (26) prévue sur le flasque (10).6. Device according to claim 1, characterized in that the sector (1) has a tooth (27) which is embedded in a groove (26) provided on the flange (10). 7. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le flasque (10) présente une dent (27) qui est engagée dans une gorge (26) prévue sur le secteur (1).7. Device according to claim 1, characterized in that the flange (10) has a tooth (27) which is engaged in a groove (26) provided on the sector (1). 8. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le pied (3) du secteur d'aube comporte des conduits d'air de refroidissement (20, 21) qui mettent en communication la capacité annulaire délimitée par le flasque (10) et le disque (9) d'une part, et une enceinte annulaire entre le disque (9) et la nervure circulaire (6) d'autre part.8. Device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the base (3) of the blade sector comprises cooling air ducts (20, 21) which bring the annular capacity defined by the flange (10) and the disc (9) on the one hand, and an annular enclosure between the disc (9) and the circular rib (6) on the other. 9. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3 et 6 et 7, caractérisé en ce que le pied (3) du secteur d'aube présente des conduits (24) qui débouchent dans la cavité centrale (25) de l'aube (2).9. Device according to any one of claims 1 to 3 and 6 and 7, characterized in that the foot (3) of the blade sector has conduits (24) which open into the central cavity (25) of the dawn (2).
EP82401746A 1981-10-09 1982-09-28 Mounting of blades in segments on a rotor disc of a turbo machine Withdrawn EP0077236A1 (en)

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FR8119001 1981-10-09
FR8119001A FR2514409B1 (en) 1981-10-09 1981-10-09 DEVICE FOR LAYING BLADES IN SECTORS ON A TURBOMACHINE ROTOR DISC

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