FR3113921A1 - Turbomachine bladed wheel - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne une roue aubagée (1) de turbomachine, comportant un disque, le disque comprenant un moyeu et des dents (4) en périphérie radialement externe du moyeu (3), les dents (4) délimitant des alvéoles, la roue (1) comportant des aubes (6), chaque aube (6) comportant un pied monté dans une alvéole et une pale (7), la roue (1) comportant un flasque annulaire (9) s’étendant radialement en regard des alvéoles (2) et apte à venir en appui sur une extrémité axialement aval ou amont du disque (2) et/ou des pieds d’aubes (6), le flasque (9) comportant une pluralité de secteurs (10), caractérisé en ce que chaque secteur (10) comporte au moins une extrémité circonférentielle (16) présentant une partie en saillie (18), engagée par emboîtement dans une partie en creux (19) d’une extrémité circonférentielle adjacente (16) d’un secteur adjacent (10), lesdites parties en saillie (18) et en creux (19) s’étendant circonférentiellement et radialement. Figure à publier avec l’abrégé : Figure 5The invention relates to a turbine engine bladed wheel (1), comprising a disk, the disk comprising a hub and teeth (4) at the radially outer periphery of the hub (3), the teeth (4) delimiting cells, the wheel ( 1) comprising vanes (6), each vane (6) comprising a root mounted in a cell and a blade (7), the wheel (1) comprising an annular flange (9) extending radially opposite the cells (2 ) and able to bear against an axially downstream or upstream end of the disc (2) and/or of the blade roots (6), the flange (9) comprising a plurality of sectors (10), characterized in that each sector (10) comprises at least one circumferential end (16) having a projecting part (18), engaged by fitting in a recessed part (19) of an adjacent circumferential end (16) of an adjacent sector (10) , said projecting (18) and recessed (19) portions extending circumferentially and radially. Figure to be published with abstract: Figure 5
Description
Domaine technique de l’inventionTechnical field of the invention
L’invention comporte une roue aubagée de turbomachine, en particulier une roue de rotor d’un compresseur d’une turbomachine.The invention comprises a bladed wheel of a turbomachine, in particular a rotor wheel of a compressor of a turbomachine.
Etat de la technique antérieureState of the prior art
Une roue aubagée de l’art antérieur, connue du document FR 2913 064 au nom de la Demanderesse, est illustrée aux figures 1 et 2.A bladed wheel of the prior art, known from document FR 2913 064 in the name of the Applicant, is illustrated in Figures 1 and 2.
La roue aubagée 1 est destinée à un compresseur haute pression d’une turbomachine et comporte un disque 2 de rotor comportant un axe.The bladed wheel 1 is intended for a high pressure compressor of a turbomachine and comprises a rotor disk 2 comprising an axis.
Dans la suite de la description, les termes axial, radial et circonférentiel sont définis par rapport à l’axe du disque 2, qui est également l’axe de la roue aubagée 1 et de la turbomachine. Par ailleurs, les termes amont et aval sont définis par rapport au sens de circulation des flux de gaz au sein de la turbomachine.In the remainder of the description, the terms axial, radial and circumferential are defined with respect to the axis of disk 2, which is also the axis of bladed wheel 1 and of the turbomachine. Furthermore, the terms upstream and downstream are defined with respect to the direction of circulation of the gas flows within the turbomachine.
Le disque 2 comprend un moyeu central 3 et des dents 4 s’étendant en périphérie radialement externe du moyeu 3. Les dents 4 délimitent entre elles des alvéoles 5 de section en queue d’aronde, s’étendant axialement.The disc 2 comprises a central hub 3 and teeth 4 extending in the radially outer periphery of the hub 3. The teeth 4 delimit between them cells 5 of dovetail section, extending axially.
La roue aubagée 1 comporte également des aubes 6 régulièrement réparties sur la circonférence et montées en périphérie externe du disque 2. Plus particulièrement, chaque aube 6 comporte un pied radialement interne, engagé dans une alvéole 5 du disque 2, et une pale 7 s’étendant radialement vers l’extérieur depuis le pied. Une plate-forme 8 s’étend entre le pied et la pale 8.The bladed wheel 1 also comprises vanes 6 regularly distributed over the circumference and mounted on the outer periphery of the disc 2. More particularly, each vane 6 comprises a radially internal root, engaged in a cell 5 of the disc 2, and a blade 7 s' extending radially outward from the foot. A platform 8 extends between the foot and the blade 8.
La roue aubagée 1 comporte en outre un flasque annulaire 9 s’étendant radialement en regard des alvéoles 5 du disque 2 et venant en appui sur une extrémité axialement aval du disque 2 et des pieds des aubes 6. Le flasque 9 est constitué d’une pluralité de secteurs angulaires 10 agencés circonférentiellement bout à bout de manière à former ledit flasque annulaire 9.The bladed wheel 1 further comprises an annular flange 9 extending radially opposite the cells 5 of the disk 2 and bearing on an axially downstream end of the disk 2 and the roots of the blades 6. The flange 9 consists of a plurality of angular sectors 10 arranged circumferentially end to end so as to form said annular flange 9.
Les extrémités aval des dents 4 du disque 2 comporte des crochets 11 orientés vers le bas, coopérant avec des crochets complémentaires 12 du flasque 9, orientés vers le haut. Les crochets 11, 12 permettent de maintenir en position axiale et radiale chaque secteur 10 du flasque 9.The downstream ends of teeth 4 of disc 2 have hooks 11 oriented downwards, cooperating with complementary hooks 12 of flange 9, oriented upwards. The hooks 11, 12 make it possible to hold each sector 10 of the flange 9 in the axial and radial position.
La roue aubagée 1 comporte également un jonc annulaire 13 monté entre une zone radialement interne du flasque 9 et une face radiale aval 14 du moyeu 3 du disque 2. Le jonc 13 est logé dans une gorge 15 du flasque 9.The bladed wheel 1 also includes an annular ring 13 mounted between a radially inner zone of the flange 9 and a downstream radial face 14 of the hub 3 of the disc 2. The ring 13 is housed in a groove 15 of the flange 9.
La périphérie radialement externe 9a du flasque 9 est en appui sur les extrémité aval des dents 4 et/ou des pieds des aubes 6. La périphérie radialement interne 9b du flasque 9 est en appui, par l’intermédiaire du jonc annulaire 13, sur la face radiale aval 14 du moyeu 3 du disque 2.The radially outer periphery 9a of the flange 9 bears against the downstream ends of the teeth 4 and/or the roots of the blades 6. The radially inner periphery 9b of the flange 9 bears, via the annular ring 13, against the downstream radial face 14 of hub 3 of disc 2.
Comme illustré à la
En fonctionnement, dans le cas d’un compresseur, la pression en aval de la roue aubagée 1 est supérieure à la pression en amont de ladite roue aubagée 1. L’air situé en aval de la roue aubagée 1 a alors tendance à traverser les jeux j précités puis les jeux de montage entre les pieds des aubes 6 et les dents 4 du disque 2 délimitant les alvéoles 5, avant de déboucher en amont de la roue aubagée 1. Un tel débit de fuite pénalise le rendement de la turbomachine.In operation, in the case of a compressor, the pressure downstream of the bladed wheel 1 is greater than the pressure upstream of said bladed wheel 1. The air located downstream of the bladed wheel 1 then tends to cross the aforementioned clearances j then the assembly clearances between the roots of the blades 6 and the teeth 4 of the disc 2 delimiting the cells 5, before emerging upstream of the bladed wheel 1. Such a leakage rate penalizes the efficiency of the turbomachine.
Présentation de l’inventionPresentation of the invention
L’invention vise à remédier à cet inconvénient, de façon simple, peu onéreuse et fiable.The invention aims to remedy this drawback, in a simple, inexpensive and reliable manner.
A cet effet, l’invention concerne une roue aubagée de turbomachine, comportant un disque s’étendant autour d’un axe, le disque comprenant un moyeu et des dents en périphérie radialement externe du moyeu, les dents délimitant entre elles des alvéoles, la roue comportant des aubes régulièrement réparties sur la circonférence, chaque aube comportant un pied radialement interne monté dans une alvéole du disque et une pale s’étendant depuis le pied, la roue comportant un flasque annulaire s’étendant radialement en regard des alvéoles du disque et apte à venir en appui sur une extrémité axialement aval ou amont du disque et/ou des pieds des aubes, le flasque comportant une pluralité de secteurs angulaires agencés circonférentiellement bout à bout de manière à former ledit flasque annulaire, caractérisé en ce que chaque secteur comporte au moins une extrémité circonférentielle présentant une partie en saillie, engagée par emboîtement dans une partie en creux d’une extrémité circonférentielle adjacente d’un secteur adjacent, lesdites parties en saillie et en creux s’étendant circonférentiellement et radialement.To this end, the invention relates to a turbine engine bladed wheel, comprising a disk extending around an axis, the disk comprising a hub and teeth at the radially outer periphery of the hub, the teeth defining between them cells, the wheel comprising vanes regularly distributed over the circumference, each vane comprising a radially internal root mounted in a slot in the disc and a blade extending from the root, the wheel comprising an annular flange extending radially opposite the slots in the disc and able to bear against an axially downstream or upstream end of the disk and/or the roots of the blades, the flange comprising a plurality of angular sectors arranged circumferentially end to end so as to form the said annular flange, characterized in that each sector comprises at least one circumferential end having a protruding part, engaged by nesting in a recessed part of a circumferential end of an adjacent sector, said projecting and recessed portions extending circumferentially and radially.
De cette manière, les parties en saillie et en creux forment un joint de type labyrinthe apte à assurer l’étanchéité entre les extrémités circonférentielles des secteurs du flasque, un tel joint générant une perte de charge importante permettant de limiter le débit de fuite traversant les zones d’interfaces entre les extrémités circonférentielles des secteurs du flasque. On limite ainsi les débits de fuite entre l’aval et l’amont de la roue aubagée, au niveau des jeux entre les pieds et les dents du disque.In this way, the protruding and recessed parts form a labyrinth-type seal capable of sealing between the circumferential ends of the sectors of the flange, such a seal generating a significant pressure drop making it possible to limit the flow rate of leakage passing through the interface zones between the circumferential ends of the flange sectors. This limits the leakage rates between the downstream and the upstream of the bladed wheel, at the level of the clearances between the feet and the teeth of the disc.
Ceci permet d’améliorer le rendement de la turbomachine.This improves the performance of the turbomachine.
La roue aubagée peut être une roue de rotor, apte à être entraînée en rotation autour de l’axe du disque.The bladed wheel may be a rotor wheel capable of being driven in rotation around the axis of the disc.
La roue aubagée peut être une roue de compresseur, par exemple de compresseur haute pression, d’une turbomachine. La roue aubagée peut également être une roue de turbine.The bladed wheel can be a compressor wheel, for example of a high pressure compressor, of a turbomachine. The bladed wheel can also be a turbine wheel.
Chaque extrémité circonférentielle de chaque secteur peut comporter un épaulement délimitant la partie en saillie et la partie en creux.Each circumferential end of each sector may comprise a shoulder delimiting the projecting part and the recessed part.
En d’autres termes, chaque secteur peut présenter une épaisseur sensiblement constante dans la direction circonférentielle, la partie en saillie et la partie en creux de chaque extrémité circonférentielle étant formées par la réalisation d’un épaulement venant réduire localement l’épaisseur de matière de façon à former la partie en creux, la zone de matière définissant la partie en saillie.In other words, each sector can have a substantially constant thickness in the circumferential direction, the projecting part and the recessed part of each circumferential end being formed by the production of a shoulder which locally reduces the thickness of material of so as to form the recessed part, the zone of material defining the protruding part.
Les parties en saillie et en creux peuvent être emboîtées avec un jeu dans la direction circonférentielle.The protruding and recessed parts can be fitted with clearance in the circumferential direction.
Le jeu circonférentiel peut être compris entre 0,1 et 0,3 mm.The circumferential play can be between 0.1 and 0.3 mm.
Le jeu circonférentiel permet notamment de compenser d’éventuels effets de dilatation des secteurs, en particulier lorsque le flasque est soumis à des températures élevées en fonctionnement.The circumferential play makes it possible in particular to compensate for any effects of expansion of the sectors, in particular when the flange is subjected to high temperatures in operation.
La distance circonférentielle d’emboîtement entre la partie en saillie et la partie en creux est par exemple comprise entre 3 et 5 mm.The circumferential fitting distance between the protruding part and the recessed part is for example between 3 and 5 mm.
La roue aubagée peut comporter un jonc annulaire d’étanchéité monté entre une face amont ou aval du moyeu du disque et le flasque.The bladed wheel may comprise an annular sealing ring mounted between an upstream or downstream face of the hub of the disc and the flange.
Le jonc peut être engagé dans au moins une zone en creux du flasque, de manière à assurer son centrage et son maintien en position. Le jonc peut être situé en regard d’une zone de la périphérie radialement interne du flasque. Le jonc peut comporter une surface conique, s’évasant en direction du disque, coopérant avec une surface conique complémentaire du flasque.The rod can be engaged in at least one recessed zone of the flange, so as to ensure its centering and its maintenance in position. The ring can be located opposite a zone of the radially inner periphery of the flange. The ring may comprise a conical surface, widening in the direction of the disc, cooperating with a complementary conical surface of the flange.
L’extrémité aval ou amont du disque peut comporter des crochets coopérant avec des crochets complémentaires des secteurs du flasque, lesdits crochets assurant le maintien en position des secteurs du flasque.The downstream or upstream end of the disc may comprise hooks cooperating with complementary hooks of the sectors of the flange, said hooks ensuring the holding in position of the sectors of the flange.
Les crochets peuvent notamment être aptes à retenir radialement et axialement les secteurs du flasque. Les crochets peuvent notamment empêcher le déplacement des secteurs radialement vers l’extérieur lorsque ceux-ci sont soumis aux efforts centrifuges lors de la rotation de la roue aubagée.The hooks may in particular be capable of retaining the sectors of the flange radially and axially. The hooks can in particular prevent the sectors from moving radially outwards when they are subjected to centrifugal forces during rotation of the bladed wheel.
Les extrémités circonférentielles des secteurs peuvent être situées circonférentiellement en regard des alvéoles du disque et des pieds des aubes.The circumferential ends of the sectors can be located circumferentially facing the cavities of the disk and the roots of the blades.
Le compresseur de turbomachine peut comporter une roue aubagée du type précité.The turbomachine compressor may include a bladed wheel of the aforementioned type.
L’invention concerne également une turbomachine, caractérisée en ce qu’elle comporte un compresseur du type précité ou une roue aubagée du type précité.The invention also relates to a turbomachine, characterized in that it comprises a compressor of the aforementioned type or a bladed wheel of the aforementioned type.
La turbomachine est par exemple un turboréacteur ou un turbopropulseur d’avion.The turbomachine is for example a turbojet or an aircraft turboprop.
L’invention concerne également un aéronef, caractérisé en ce qu’il comporte une turbomachine du type précité.The invention also relates to an aircraft, characterized in that it comprises a turbomachine of the aforementioned type.
L’aéronef est par exemple un avion.The aircraft is for example an airplane.
Brève description des figuresBrief description of figures
Description détaillée de l’inventionDetailed description of the invention
Les figures 4 à 8 illustrent une roue aubagée 1 selon une forme de réalisation de l’invention. La roue aubagée 1 est destinée à un compresseur haute pression et comporte un disque 2 de rotor comportant un axe. Le disque 2 comprend un moyeu 3 central et des dents 4 s’étendant en périphérie radialement externe du moyeu 3. Les dents 4 délimitant entre elles des alvéoles 5 de section en queue d’aronde, s’étendant axialement.Figures 4 to 8 illustrate a bladed wheel 1 according to one embodiment of the invention. The bladed wheel 1 is intended for a high pressure compressor and comprises a rotor disk 2 comprising an axis. The disc 2 comprises a central hub 3 and teeth 4 extending in the radially outer periphery of the hub 3. The teeth 4 delimiting between them cells 5 of dovetail section, extending axially.
La roue aubagée 1 comporte également des aubes 6 régulièrement réparties sur la circonférence et montées en périphérie externe du disque 2. Plus particulièrement, chaque aube 6 comporte un pied radialement interne, engagé dans une alvéole 5 du disque 2, et une pale 7 s’étendant radialement vers l’extérieur depuis le pied.The bladed wheel 1 also comprises vanes 6 regularly distributed over the circumference and mounted on the outer periphery of the disc 2. More particularly, each vane 6 comprises a radially internal root, engaged in a cell 5 of the disc 2, and a blade 7 s' extending radially outward from the foot.
La roue aubagée 1 comporte en outre un flasque 9 annulaire s’étendant radialement en regard des alvéoles 5 du disque 2 et venant en appui sur une extrémité axialement aval du disque 2 et des pieds des aubes 6. Le flasque 9 est constitué d’une pluralité de secteurs 10 angulaires agencés circonférentiellement bout à bout de manière à former ledit flasque 9 annulaire.The bladed wheel 1 further comprises an annular flange 9 extending radially opposite the cells 5 of the disc 2 and bearing against an axially downstream end of the disc 2 and the roots of the blades 6. The flange 9 consists of a plurality of angular sectors 10 arranged circumferentially end to end so as to form said flange 9 annular.
Les extrémités aval des dents 4 du disque 2 comporte des crochets 11 orientés vers le bas, coopérant avec des crochets complémentaires 12 du flasque 9, orientés vers le haut. Les crochets 11, 12 permettent de maintenir en position axiale et radiale chaque secteur 10 du flasque 9.The downstream ends of teeth 4 of disc 2 have hooks 11 oriented downwards, cooperating with complementary hooks 12 of flange 9, oriented upwards. The hooks 11, 12 make it possible to hold each sector 10 of the flange 9 in the axial and radial position.
La roue aubagée 1 comporte également un jonc annulaire 13, similaire à celui illustré aux figures 1 et 2, monté entre une zone radialement interne 9b du flasque 9 et une face radiale aval 14 du moyeu 3 du disque 2. Le jonc 13 est logé dans une gorge 15 du flasque 9, de manière à assurer son centrage et son maintien en position. Le jonc 13 comporte une surface conique, s’évasant en direction du disque 2, coopérant avec une surface conique 15a complémentaire du flasque 9, s’élargissant en direction du disque 2.The bladed wheel 1 also comprises an annular ring 13, similar to that illustrated in FIGS. 1 and 2, mounted between a radially internal zone 9b of the flange 9 and a downstream radial face 14 of the hub 3 of the disc 2. The ring 13 is housed in a groove 15 of the flange 9, so as to ensure its centering and its maintenance in position. The ring 13 has a conical surface, widening in the direction of the disc 2, cooperating with a conical surface 15a complementary to the flange 9, widening in the direction of the disc 2.
La périphérie radialement externe 9a du flasque 9 est en appui sur les extrémité aval des dents 4 et/ou des pieds des aubes 6. La périphérie radialement interne 9b du flasque 9 est en appui, par l’intermédiaire du jonc annulaire 13, sur la face radiale aval 14 du moyeu 3 du disque 2.The radially outer periphery 9a of the flange 9 bears against the downstream ends of the teeth 4 and/or the roots of the blades 6. The radially inner periphery 9b of the flange 9 bears, via the annular ring 13, against the downstream radial face 14 of hub 3 of disc 2.
Comme illustré aux figures 5 à 8, chaque extrémité circonférentielle 16 de chaque secteur 10 comporte une partie en saillie 18, engagée par emboîtement dans une partie en creux 19 d’une extrémité circonférentielle 16 adjacente d’un secteur 10 adjacent, lesdites parties en saillie 18 et en creux 19 s’étendant circonférentiellement et radialement.As illustrated in FIGS. 5 to 8, each circumferential end 16 of each sector 10 comprises a projecting part 18, engaged by fitting in a hollow part 19 of an adjacent circumferential end 16 of an adjacent sector 10, said projecting parts 18 and hollow 19 extending circumferentially and radially.
En particulier, chaque extrémité circonférentielle 16 de chaque secteur 10 comporte un épaulement délimitant la partie en saillie 18 et la partie en creux 19.In particular, each circumferential end 16 of each sector 10 comprises a shoulder delimiting the projecting part 18 and the recessed part 19.
Chaque secteur 10 présente une épaisseur sensiblement constante dans la direction circonférentielle, la partie en saillie 18 et la partie en creux 19 de chaque extrémité circonférentielle 16 étant formées par la réalisation d’un épaulement venant réduire localement l’épaisseur de matière de façon à former la partie en creux 19, la zone de matière définissant la partie en saillie 18.Each sector 10 has a substantially constant thickness in the circumferential direction, the projecting part 18 and the recessed part 19 of each circumferential end 16 being formed by the production of a shoulder which locally reduces the thickness of material so as to form the hollow part 19, the zone of material defining the protruding part 18.
Les parties en saillie 18 et en creux 19 peuvent être emboîtées avec un jeu j’ dans la direction circonférentielle. Le jeu circonférentiel j’ peut être compris entre 0,1 et 0,3 mm. La distance circonférentielle d’emboîtement d entre la partie en saillie 18 et la partie en creux 19 est par exemple comprise entre 3 et 5 mm.The protruding 18 and recessed 19 parts can be fitted together with a clearance j' in the circumferential direction. The circumferential clearance j' can be between 0.1 and 0.3 mm. The circumferential interlocking distance d between the projecting part 18 and the recessed part 19 is for example between 3 and 5 mm.
De cette manière, les parties en saillie 18 et en creux 19 forment un joint de type labyrinthe apte à assurer l’étanchéité entre les extrémités circonférentielles des secteurs 10 du flasque 9, un tel joint générant une perte de charge importante permettant de limiter le débit de fuite traversant les zones d’interfaces entre les extrémités circonférentielles 16 des secteurs 10 du flasque 9. On limite ainsi les débits de fuite entre l’aval et l’amont de la roue aubagée 1, au niveau des jeux entre les pieds et les dents 4 du disque 2.In this way, the protruding 18 and recessed 19 parts form a labyrinth-type seal capable of sealing between the circumferential ends of the sectors 10 of the flange 9, such a seal generating a significant pressure drop making it possible to limit the flow rate. leakage passing through the interface zones between the circumferential ends 16 of the sectors 10 of the flange 9. This limits the leakage flow rates between the downstream and the upstream of the bladed wheel 1, at the level of the clearances between the feet and the teeth 4 of disc 2.
Ceci permet d’améliorer le rendement de la turbomachine.This improves the performance of the turbomachine.
Par ailleurs, le jeu circonférentiel j’ permet notamment de compenser d’éventuels effets de dilatation des secteurs 10, en particulier lorsque le flasque 9 est soumis à des températures élevées en fonctionnement.Furthermore, the circumferential play j′ makes it possible in particular to compensate for any effects of expansion of the sectors 10, in particular when the flange 9 is subjected to high temperatures in operation.
Claims (9)
Aircraft, characterized in that it comprises a turbomachine according to claim 8.
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Publications (1)
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2020
- 2020-09-08 FR FR2009105A patent/FR3113921A1/en active Pending
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