FR2946400A1 - Disque de rotor, en particulier de soufflante, pour turbomachine - Google Patents

Abstract

Disque de rotor, en particulier de soufflante, pour une turbomachine, comprenant à sa périphérie des alvéoles (12) dans lesquels sont montés des pieds d'aubes (14) qui sont pourvus de sabots rotulants (34) ayant des portions de surface extérieure cylindriques guidées sur des portées cylindriques (38) des parois latérales des alvéoles (12).

Description

DISQUE DE ROTOR, EN PARTICULIER DE SOUFFLANTE, POUR TURBOMACHINE

L'invention concerne un disque de rotor, en particulier de soufflante, pour une turbomachine telle qu'un turboréacteur d'avion. Dans une roue de turbomachine, telle qu'une roue de soufflante par exemple, les aubes sont en général montées sur un disque par engagement des pieds des aubes dans des alvéoles formées en périphérie du disque et ayant une section en queue d'aronde ou analogue pour la retenue radiale des pieds des aubes. En fonctionnement, les aubes sont soumises à des forces centrifuges qui appuient les flancs des pieds d'aubes sur des portées planes des faces latérales des alvéoles. Des cales peuvent être insérées entre les fonds des alvéoles et les pieds d'aubes pour rattraper les jeux et assurer un bon positionnement des flancs des pieds d'aubes sur les portées des alvéoles. En cas de perte d'aube ou d'ingestion d'un corps étranger tel qu'un oiseau, les efforts appliqués aux aubes tendent à faire tourner les pieds d'aubes dans les alvéoles et créent des moments de flexion qui peuvent conduire à des efforts de cisaillement élevés dans les pieds d'aubes, du fait de l'appui local de leurs flancs sur les portées planes des faces latérales des alvéoles. L'invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure. Elle propose à cet effet un disque de rotor, en particulier de soufflante pour une turbomachine, comprenant à sa périphérie des alvéoles dans lesquels sont engagés des pieds d'aubes, caractérisé en ce que des sabots rotulants ayant des surfaces extérieures en portion de cylindre sont montés sur les pieds d'aubes et sont appliqués en fonctionnement sur des portées cylindriques complémentaires des faces latérales des alvéoles.

Les aubes du disque de rotor selon l'invention sont ainsi guidées en rotation par les portées cylindriques des faces latérales des alvéoles et peuvent, lors de la perte d'une aube ou de l'ingestion d'un corps solide tel qu'un oiseau, tourner de quelques degrés jusqu'à venir en butée sur les bords extérieurs des alvéoles, ce qui contribue à limiter les contraintes de flexion et de cisaillement dans les aubes.

Selon une autre caractéristique de l'invention, les aubes sont en matériau composite et les sabots rotulants sont métalliques. De tels sabots constituent une protection des pieds d'aube montés dans les alvéoles du disque de rotor. En variante, les sabots rotulants sont réalisés en matériau 10 composite à base de résine et de fibres de matériau à forte résistance spécifique. Dans une première forme de réalisation, les sabots rotulants sont en contact avec les pieds d'aubes. Dans une autre forme de réalisation, les sabots rotulants sont 15 rapportés et fixés sur les pieds d'aubes. Les fonds des sabots rotulants peuvent être ajourés ou percés d'orifices, pour réduire leur masse. Avantageusement, des cales sont insérées entre les fonds des alvéoles et les sabots rotulants, pour assurer un bon positionnement des 20 pieds d'aubes dans les alvéoles. L'invention propose également un sabot rotulant pour le montage d'un pied d'aube dans une alvéole d'un disque de rotor décrit ci-dessus, caractérisé en ce qu'il est formé d'un profilé dont la surface intérieure est en queue d'aronde ou analogue et dont au moins une partie de la surface 25 extérieure est en portion de cylindre à section circulaire. Avantageusement, ce sabot rotulant est réalisé en métal et comprend un fond ajouré ou percé d'orifices. L'invention propose également une turbomachine, telle qu'un turboréacteur d'avion, caractérisée en ce qu'elle comprend un disque de 30 rotor décrit ci-dessus.

L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, faite à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique partielle en coupe transversale d'un disque de rotor de la technique antérieure, représentant un pied d'aube monté dans un alvéole de la périphérie du disque ; - la figure 2 est une vue correspondant à la figure 1 et représente un disque de rotor selon l'invention.

En figure 1, la référence 10 désigne un disque de rotor de la technique antérieure dont la périphérie comprend des alvéoles 12 en queue d'aronde dans lesquels sont engagés des pieds 14 d'aubes 16 tels par exemple que des aubes de soufflante. Dans cet exemple de réalisation, les alvéoles 12 comprennent un fond 18 relié par des portions de cylindre 20 à ses extrémités à deux portées planes 22 qui convergent l'une vers l'autre en direction de la périphérie externe 24 du disque 10. Les pieds d'aubes 14 ont une forme complémentaire et comprennent également un fond 26 raccordé à ses extrémités par deux portions de cylindre 28 à deux parois planes 30 convergeant l'une vers l'autre du côté de la périphérie du disque 24. En fonctionnement, les parois planes 30 des pieds d'aubes s'appliquent sur les portées planes 22 des alvéoles sous l'effet des forces centrifuges et tout effort tendant à faire basculer l'aube 16 dans le plan du dessin se traduit par des contraintes de cisaillement élevées dans le pied d'aube avec un risque de rupture de l'aube. Pour réduire les contraintes de cisaillement susceptibles d'apparaître dans l'aube, l'invention propose, comme représenté en figure 2, d'associer aux pieds d'aube 14 un sabot rotulant 34 qui est monté de façon ajustée sur le pied d'aube 14 et qui le guide en basculement à l'intérieur de l'alvéole 12 du disque de rotor.

Pour cela, le sabot 34, qui est constitué d'un profilé à section transversale en C, présente une surface intérieure qui est complémentaire de celle du pied d'aube 14 et des surfaces extérieures 36 en portion de cylindre à section circulaire, qui s'appliquent sur des portées cylindriques 38 complémentaires de l'alvéole 12. Le fond 40 du sabot rotulant 34 épouse le fond du pied d'aube 14 et peut être incurvé comme représenté en figure 2 ou sensiblement plan comme dans la représentation de la figure 1. Ce fond 40 est ici raccordé directement à ses extrémités aux surfaces 36 en portion de cylindre. Une cale 42, élastique ou non, peut être interposée entre le fond 40 du sabot rotulant 34 et le fond 18 de l'alvéole, pour assurer un appui et un positionnement corrects des surfaces cylindriques 36 du sabot 34 sur les portées cylindriques 38 de l'alvéole. Ces cales peuvent être intégrées aux fonds 40 des sabots rotulants. Le remplacement des portées planes 22 de l'alvéole et des flancs plats 30 du pied d'aube de la technique antérieure par les portées cylindriques 38 de l'alvéole et les faces extérieures cylindriques 36 du sabot rotulant 34 permettent de réduire largement les contraintes de cisaillement dans l'aube lorsque celle-ci bascule dans le plan du dessin à la suite d'un choc. Les surfaces cylindriques 36, 38 peuvent avoir le même centre, indiqué en 44 en figure 2, ou des centres différents. Les portées cylindriques 38 de l'alvéole peuvent s'étendre sensiblement jusqu'aux extrémités du fond 18 de l'alvéole, auquel elles sont raccordées par de petits rayons. Lorsque l'aube est réalisée en matériau composite, le sabot rotulant 34 est réalisé en métal, par exemple en titane ou en inconel, pour mieux résister aux contraintes de cisaillement que le matériau composite de l'aube.

Le sabot rotulant peut par ailleurs être rapporté et fixé sur le pied d'aube, par exemple par collage Grâce au fait que le sabot rotulant épouse en permanence le contour du pied d'aube et notamment ses flancs en appui sur les portées de l'alvéole, les efforts sont mieux répartis sur les flancs du pied d'aube et les contraintes de cisaillement sont diminuées. La rotation possible du pied d'aube dans l'alvéole permet de réduire le moment de flexion appliqué à l'aube. Le fait que le sabot rotulant soit une pièce séparée du pied d'aube freine en outre la propagation d'une éventuelle fissure et permet le remplacement du sabot rotulant en cas d'usure. Par ailleurs, la réduction des contraintes de cisaillement du pied d'aube permet éventuellement d'envisager une diminution du diamètre extérieur du disque 10 pour réduire la masse et améliorer les performances de la turbomachine. L'augmentation des surfaces de contact entre le pied d'aube et les parois de l'alvéole, par l'intermédiaire du sabot rotulant, permet aussi un meilleur amortissement mécanique des microrotations des pieds des aubes dans les alvéoles et une réduction des risques de flottement subsonique.

Claims (13)

1. REVENDICATIONS1. Disque de rotor, en particulier de soufflante, pour une turbomachine, comprenant à sa périphérie des alvéoles (12) dans lesquels sont engagés des pieds d'aubes (14), caractérisé en ce que des sabots rotulants (34) ayant des surfaces extérieures en portion de cylindre à section circulaire sont montés sur les pieds d'aubes et sont appliqués et guidés sur des portées cylindriques complémentaires (38) des faces latérales des alvéoles (12).
2. 2. Disque selon la revendication 1, caractérisé en ce que les aubes sont en matériau composite et les sabots rotulants (34) sont métalliques.
3. 3. Disque selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les sabots rotulants (34) ont une section sensiblement en C et recouvrent les parties radialement internes des pieds d'aubes.
4. 4. Disque selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les sabots rotulants (34) sont rapportés et fixés sur les pieds d'aubes.
5. 5. Disque selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les fonds (40) des sabots rotulants sont ajourés ou percés d'orifices.
6. 6. Disque selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que des cales (42) sont interposées entre les fonds des alvéoles (12) et les sabots rotulants (34).
7. 7. Disque selon la revendication 6 , caractérisé en ce que les cales (42) sont intégrées aux fonds des sabots rotulants (34).
8. 8. Sabot rotulant pour le montage d'un pied d'aube dans un alvéole d'un disque de rotor selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est formé d'un profilé dont la surface interne estsensiblement en queue d'aronde et dont au moins une partie de la surface externe est en portion de cylindre à section circulaire.
9. 9. Sabot selon la revendication 8 , caractérisé en ce qu'il est réalisé en métal.
10. 10. Sabot selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il est réalisé en matériau composite à base de résine et de fibres.
11. 11. Sabot selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend un fond ajouré ou percé d'orifices.
12. 12. Sabot selon l'une des revendications 8 à 11, caractérisé en ce que des cales de positionnement (42) sont intégrées à son fond (40).
13. 13. Turbomachine, telle qu'un turboréacteur d'avion, caractérisée en ce qu'elle comprend un disque de rotor de soufflante selon l'une des revendications 1 à 7 .15