EP0077236A1 - Dispositif d'implantation d'aubes en secteurs sur un disque de rotor de turbomachine - Google Patents

Dispositif d'implantation d'aubes en secteurs sur un disque de rotor de turbomachine 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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disc
sector
foot
flange
blades
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Withdrawn
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EP82401746A
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German (de)
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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

Le secteur d'aubes (1) comporte un seul pied (3) qui présente au moins une nervure circulaire (5, 6) qui est engagée dans une gorge circulaire (7, 8) prévue sur la face amont de la jante du disque (9) ledit segment étant maintenu en appui contre le disque (9) par un flasque (10) fixé sur la face amont du disque. L'invention est utilisée pour la réalisation de rotors de turbomachines.

Description

  • La présente invention a pour objet un dispositif d'implantation de secteur d'aubes sur un disque de rotor de 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.
  • 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.
  • 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.
  • La présente invention concerne un dispositif de fixation de secteur d'aubes qui permet de remédier à ces inconvénients.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

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).
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).
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).
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.
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.
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).
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).
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.
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).
EP82401746A 1981-10-09 1982-09-28 Dispositif d'implantation d'aubes en secteurs sur un disque de rotor de turbomachine Withdrawn EP0077236A1 (fr)

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