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WO2024194575A1 - Roue aubagée pour turbomachine d'aéronef et turbomachine d'aéronef - Google Patents

Roue aubagée pour turbomachine d'aéronef et turbomachine d'aéronef Download PDF

Info

Publication number
WO2024194575A1
WO2024194575A1 PCT/FR2024/050341 FR2024050341W WO2024194575A1 WO 2024194575 A1 WO2024194575 A1 WO 2024194575A1 FR 2024050341 W FR2024050341 W FR 2024050341W WO 2024194575 A1 WO2024194575 A1 WO 2024194575A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
blade
reconstitution
heel
vein
radially
Prior art date
Application number
PCT/FR2024/050341
Other languages
English (en)
Inventor
Matthieu Arnaud Gimat
Patrick Joseph Marie Girard
Gilles Gérard Claude Lepretre
Romain Claude Gabriel BARDON
Denis Jean Armel BUSQUET
Clément Marie Benoît ROUSSILLE
Original Assignee
Safran Ceramics
Safran Aircraft Engines
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Safran Ceramics, Safran Aircraft Engines filed Critical Safran Ceramics
Publication of WO2024194575A1 publication Critical patent/WO2024194575A1/fr

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Classifications

    • 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
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/22—Blade-to-blade connections, e.g. for damping vibrations
    • F01D5/225—Blade-to-blade connections, e.g. for damping vibrations by shrouding
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/14—Form or construction
    • F01D5/141—Shape, i.e. outer, aerodynamic form
    • F01D5/142—Shape, i.e. outer, aerodynamic form of the blades of successive rotor or stator blade-rows
    • F01D5/143—Contour of the outer or inner working fluid flow path wall, i.e. shroud or hub contour
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    • F01D5/282—Selecting composite materials, e.g. blades with reinforcing filaments
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/28—Selecting particular materials; Particular measures relating thereto; Measures against erosion or corrosion
    • F01D5/284—Selection of ceramic materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
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    • F05D2250/182—Two-dimensional patterned crenellated, notched
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    • F05D2260/30—Retaining components in desired mutual position
    • F05D2260/36—Retaining components in desired mutual position by a form fit connection, e.g. by interlocking
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    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00—Materials; Properties thereof
    • F05D2300/60—Properties or characteristics given to material by treatment or manufacturing
    • F05D2300/603—Composites; e.g. fibre-reinforced
    • F05D2300/6033—Ceramic matrix composites [CMC]

Definitions

  • the present invention relates to the field of aircraft turbomachines, and more precisely to the design of the bladed wheels forming the turbines and compressors of these turbomachines.
  • the invention applies to all turbomachine designs, for example turbojets with a fan driven directly by a low-pressure body, or driven indirectly by a reducer.
  • the compressors and turbines of aircraft turbomachines are made by an axial succession of fixed and mobile bladed wheels, also called stator bladed wheels, and rotor bladed wheels.
  • stator bladed wheels also called stator bladed wheels
  • rotor bladed wheels In the case where such a bladed wheel is angularly sectorized, namely in the circumferential direction of the wheel, it is usually appropriate to limit the vibrational stresses on the blades arranged adjacently in the circumferential direction of the wheel.
  • pretorsion is characterized by a specific cutting of the two opposite circumferential faces of the heel, with a protrusion on the extrados side, and a complementary shaped imprint on the intrados side. The two-by-two cooperation of these circumferential faces allows the two adjacent heels to be held in place relative to each other, in the axial direction.
  • This pretorsion technology is also called “interlock” in English.
  • a support of the circumferential contact faces is generated by means of an angular deformation of the blade, constituting the desired pre-torsion.
  • blade vibrations induce relative slips at the circumferential faces of the heels, which, coupled with contact pressures, create friction damping.
  • the contact force between the heels can vary during the operation of the turbomachine. This variation can come from the natural rotation of the blade around its twist axis (clockwise or counterclockwise), or from the relative movement of adjacent heels in the circumferential direction (approaching or spreading).
  • the target contact force is achieved. This can lead to applying a very high contact force when assembling the blades, which results in significant static overstresses, likely to weaken the blades and/or reduce their service life. This drawback proves to be more or less restrictive, depending on the material used and its capacity to withstand such stresses.
  • the invention firstly relates to a bladed wheel for an aircraft turbomachine, according to the characteristics of each of claims 1 and 6.
  • the invention is thus based overall on splitting the existing heels into several pieces, in particular so as to provide the dynamic damping function, by friction between these pieces.
  • the invention thus provides a simple, reliable, high-performance and low-mass solution to the problems set out above, and the principle of which makes it possible to overcome the constraints associated with the principle of pre-torsion of the blades encountered in the prior art.
  • it is no longer necessary to introduce high static pre-torsion constraints in the angular sectors during their assembly, and the machining of complementary complex shapes on the opposite circumferential faces of the heels is no longer required.
  • the invention allows the use of various materials for producing the blades, including CMC materials.
  • the vein reconstitution member can therefore come into contact with the heel portions in which the material recesses are provided, forming a sort of imprint. This makes it possible to generate, under the effect of the centrifugal force observed in operation and in combination with the bottom surface of these recesses, a vibration damping friction. Due to the possibility of providing friction surfaces of large dimensions, the contact pressures are advantageously reduced, and the wear of the parts slowed down. Support points could nevertheless be provided on these friction surfaces, for example three support points to have an isostatic system. In such a case, the recesses are judiciously positioned to locate the support points according to the desired arrangement.
  • the vein reconstruction member may also have a simple design making it easy to manufacture, for example by forming a plate, such as a machined and/or deformed and/or cut plate.
  • the material recesses in the heel portions not only make it possible to reduce the thickness of these heel portions, but also to provide better aerodynamic performance to the reconstituted vein, by housing/embedding all or part of the thickness of the reconstitution member in these two recesses.
  • the adjacent vein reconstitution members provide satisfactory aerodynamic continuity of the vein. This advantageously generates less disturbance than with previous solutions consisting of adding friction elements to the interface between the heels, at the level of their circumferential faces which cooperate two by two.
  • the axial and radial sealing is advantageously improved.
  • the general inventive concept that emerges from the two formulations of the invention, respectively via claims 1 and 6, also relies on the structuring of the heel portions in the circumferential direction to cooperate and retain the vein reconstitution member, forming a dynamic friction shock absorber.
  • This structuring is carried out in the first case by removal of material with the presence of the circumferential notches, while in the second case, the structuring is carried out by addition of material with the radial retaining tabs.
  • This structuring of the heel portions in the circumferential direction allows the retention means of the reconstitution member to extend in length in this same circumferential direction, and not in the axial direction.
  • the space available in the circumferential direction being greater than that in the axial direction of the blades, the implantation of the radial retention means is thereby facilitated, and their performance improved.
  • the invention furthermore preferably provides at least one of the following optional features, taken individually or in combination.
  • the radially internal surface of the reconstitution member, and the radially internal surface of the first and second heel portions receiving this reconstitution member are flush.
  • each pair of fixing notches cooperates with a radial retaining element belonging to said radial retaining means, the radial retaining element being a tab or a rail, and, in the case of the tab, the latter preferably has a circumferential length greater than or equal to the cumulative circumferential length of the two notches of the pair of fixing notches concerned.
  • the circumferential length of the tab may be greater than or equal to that of the plate.
  • the plate of the reconstitution member is equipped with a single radial retaining element, for example axially centered on this plate, or the plate of the reconstitution member is equipped with several radial retaining elements axially spaced from each other, for example two radial retaining elements arranged respectively at the two opposite axial ends of the plate and arranged projecting relative to the latter, radially outwards.
  • the heel of each of the adjacent first and second blades comprises two sealing members projecting radially outwardly from the base and are axially spaced from each other, and there is provided, within each of the first and second heel portions:
  • the heel of each of the two adjacent blades forms, in both directions of the axial direction of the wheel, upstream and downstream spoilers.
  • a vein reconstitution member is arranged between each set of two adjacent blades of the wheel, implying that these members are circumferentially separated from each other by the blade heads.
  • the blades are made of ceramic matrix composite material, although other materials may be considered without departing from the scope of the invention.
  • the vein reconstitution member may also be made of ceramic matrix composite material. It could also be made of metallic material.
  • it is a fixed or mobile bladed wheel, compressor or turbine, and preferably a low pressure turbine mobile wheel.
  • the invention also relates to an aircraft turbomachine, such as a dual-flow, dual-body turbojet, comprising at least one such bladed wheel.
  • FIG. 1 represents a schematic view in longitudinal section of an aircraft turbomachine according to the invention
  • FIG. 2 shows a more detailed perspective view of a bladed wheel of a low pressure turbine of the turbomachine shown in the previous figure, the wheel bladed having the shape of a first preferred embodiment of the invention
  • FIG. 3 represents a partial and enlarged perspective view of a portion of the bladed wheel shown in the preceding figure, seen radially from the inside;
  • FIG. 4 shows a view similar to the previous one, with the vein reconstitution organ having been removed for clarity;
  • FIG. 5 represents a perspective view of one of the two blades shown in Figures 3 and 4;
  • FIG. 6 represents a perspective view of the other of the two blades shown in Figures 3 and 4;
  • FIG. 7 is a perspective view of the vein reconstitution organ shown in Fig. 3;
  • FIG. 8 represents a perspective view similar to that of Figure 3, seen radially from the outside;
  • FIG. 9 shows a partial and enlarged perspective view of a portion of the bladed wheel according to a second preferred embodiment of the invention, seen radially from the inside;
  • FIG. 10 shows a view similar to the previous one, with the vein reconstitution organ having been removed for clarity;
  • FIG. 11 represents a perspective view of one of the two blades shown in Figures 9 and 10;
  • FIG. 12 represents a perspective view of the other of the two blades shown in Figures 9 and 10;
  • FIG. 13 is a perspective view of the vein reconstitution organ shown in Fig. 9;
  • FIG. 14 represents a perspective view similar to that of Figure 9, from another viewing angle
  • FIG. 15 shows a view similar to that of Fig. 13, with the vein reconstitution member being in the form of an alternative
  • FIG. 16 shows a view similar to that of Fig. 13, with the vein reconstitution organ being in the form of another alternative;
  • FIG. 17 is a perspective view similar to that of Fig. 14, incorporating the vein reconstitution member shown in Fig. 16;
  • FIG. 18 shows a partial and enlarged perspective view of a portion of the bladed wheel according to a third preferred embodiment of the invention, seen radially from the inside;
  • FIG. 19 shows a view similar to the previous one, with the vein reconstitution organ having been removed for clarity;
  • FIG. 20 is a perspective view of the vein reconstitution organ shown in Fig. 18;
  • FIG. 21 represents a perspective view similar to that of figure 18, from another angle of view;
  • FIG. 22 represents a sectional view of a portion of the bladed wheel according to a fourth preferred embodiment of the invention, this section being taken along the line XXII-XXII of Fig. 25;
  • FIG. 23 shows a view similar to the previous one, with the vein reconstitution organ having been removed for clarity;
  • FIG. 24 is a perspective view of the vein reconstitution organ shown in Fig. 22;
  • FIG. 25 shows a portion of the wheel according to the fourth preferred embodiment, viewed radially from the inside;
  • FIG. 26 shows a view similar to that of Fig. 22, with the vein reconstitution organ being in the form of an alternative.
  • FIG. 1 there is shown an aircraft turbomachine 1, according to a preferred embodiment of the invention.
  • This is a double-flow, double-spool turbojet.
  • the turbomachine 1 could be a turbomachine of another type, for example a turboprop, without departing from the scope of the invention.
  • the turbomachine 1 has a longitudinal central axis 2 around which its various components extend. It comprises, from upstream to downstream along a main direction 5 of gas flow through this turbomachine, a fan 3, a low-pressure compressor 4, a high-pressure compressor 6, a combustion chamber 11, a high-pressure turbine 7 and a low-pressure turbine 8.
  • the fan 3 can be driven directly by a low-pressure body comprising the compressor 4 and the turbine 8, or else be driven indirectly by a reducer (not shown).
  • the air is divided into a central primary flow 12a and a secondary flow 12b which surrounds the primary flow.
  • the primary flow 12a flows in a main gas circulation vein 14a passing through the compressors 4, 6, the combustion chamber 11 and the turbines 7, 8.
  • the secondary flow 12b flows in a secondary vein 14b delimited radially outwards by an engine casing, surrounded by a nacelle 9.
  • Each turbine 7, 8 and each compressor 4, 6 comprises, in a conventional manner known to those skilled in the art, an alternation of mobile bladed wheels and fixed bladed wheels, centered on the axis 2.
  • the invention lies in the design of these bladed wheels, and more particularly in the dynamic damping principle implemented therein.
  • Figure 2 shows a mobile bladed wheel 20 according to a first preferred embodiment of the invention, this wheel being preferentially intended to form a part of the low pressure turbine 8. Nevertheless, the invention can be applied to the high pressure turbine 7, or even to one of the two compressors 4, 6. In addition, it can be a fixed bladed wheel, without departing from the scope of the invention.
  • the bladed wheel 20 comprises a disk 22, centered on the axis 2 and on which are mounted, radially outwardly, a plurality of distinct blades 26 forming an annular row of blades.
  • Each blade 26 comprises a blade 28 forming the aerodynamic part of the blade, as well as a root 30 and a heel 32.
  • the root 30 is formed by a part of greater thickness, for example with a bulb-shaped section, which is engaged in a corresponding housing 34 formed on the periphery of the disk 22.
  • the blade 28 of the vane carries the heel 32, the latter therefore being integral with the blade head, and preferably made in one piece with the other parts of the latter.
  • FIGS 3 and 4 show more detailed views of several adjacent blades 26 of the wheel 20, here two blades 26 which follow one another adjacently in the circumferential direction 24. It is noted that all the blades of the wheel 20 preferably have an identical or similar design. In these figures, the left blade 26 is called the first blade, while the right blade 26 is called the second blade.
  • the heel 32 comprises a base 36, as well as one or more sealing members 38 extending radially outward from this base.
  • the members 38 take the form of wipers extending outward in a radial direction 35 of the blade in which the root 30 and the heel 32 are spaced from one another, and they also extend circumferentially over the entire circumferential length of the heel 36.
  • internal/external and internal/external, associated with the radial direction 35 are defined relative to each blade in its environment, and therefore relative to the root of the blade which radially forms the innermost part of this blade.
  • wipers 38 As regards the aforementioned wipers 38, a slight axial inclination of these is possible, such as an inclination towards the upstream, without departing from the scope of the invention. Nevertheless, they are preferably oriented in the circumferential direction 24.
  • the wipers 38 have a distal end facing radially an inner surface of a turbine casing (not shown). They make it possible to control the sealing with this turbine casing, in the operating configuration of the turbojet. Indeed, these wipers 38 are intended to come as close as possible to the surface of the casing in order to provide a sealing function with respect to the primary flow 12a, which passes through the rotating bladed wheel 20.
  • the two lips 38 and the base 36 together form a U-shaped structure delimiting a cavity 45 open radially outwards, and usually called a “bathtub”.
  • the base 36 of the heel extends, in the axial direction 37 parallel to the axis 2, beyond the two lips 38 in both directions. In other words, it extends axially beyond the two lips 38 on either side of the base of the heel 32, so as to form respectively an upstream spoiler 42 and a downstream spoiler 44. Also, these two spoilers and the central part of the base of the heel together form a platform delimiting the primary vein, radially outwards.
  • one or more ribs can connect the two ribs 38, being arranged on the radially external surface 36b of the base of the heel.
  • each heel 32 extends circumferentially on either side of the blade head 46, respectively forming a first heel portion 32a and a second heel portion 32b.
  • the first heel portion 32a corresponds to that on the right, i.e. on the extrados side of the blade
  • the second heel portion 32b corresponds to that on the left, i.e. on the intrados side of the blade.
  • each of the first and second heel portions 32a, 32b has a radially internal surface 36a partially delimiting the vein 14a, radially outwards.
  • this vein reconstitution member 50 is provided, forming a plate 51, for example a cut and/or deformed and/or machined plate, or a molded plate. Other manufacturing methods remain conceivable, without departing from the scope of the invention.
  • the reconstitution member 50 is preferably made of a metallic material or preferably of CMC material, while the aforementioned blades 26 are also preferably made of CMC material.
  • the plate 51 which corresponds to the main part of the vein reconstitution member 50, extends at least partly into the thickness of the first heel portion 32a of the first blade 26, and of the second heel portion 32b of the second blade directly consecutive.
  • the reconstitution member 50 has a part arranged in a first material recess 54a provided on the radially internal surface 36a of the first heel portion 32a of the first blade, and another circumferentially adjacent part, which is itself arranged in a second material recess 54b provided on the radially internal surface 36a of the second heel portion 32b of the second blade.
  • the first and second recesses 54a, 54b are in the form of imprints in the thickness of the base 36 of the heel, with a non-closed imprint contour. Indeed, the two adjacent recesses 54a, 54b open circumferentially towards each other, and they therefore also open radially inwards to receive the reconstitution member 50, preferably filling the entirety of these recesses.
  • each recess 54a, 54b has a circumferential end which is preferably close to the blade head of its vane.
  • each recess 54a, 54b preferably extends in the thickness of the base 36 at the level of the space defined between the two licks 38, with its two axial ends approaching even more preferably radially to these licks, respectively.
  • Each recess 54a, 54b has a radially internal bottom surface 56, intended to cooperate by friction with a radially external friction surface 58a of the reconstitution member 50, a radially internal surface 58b of which partly delimits the vein 14a radially towards the outside.
  • the radially internal surface 58b of the reconstitution member 50, and the radially internal surface 36a of the first and second heel portions 32a, 32b receiving this member are flush.
  • the member 50 fills the entirety of the two recesses 54a, 54b while preferably retaining very small assembly clearances, and above all, the member 50 does not extend outside these recesses in the radial direction 35.
  • vein reconstitution members 50 When all the vein reconstitution members 50 are mounted within the wheel 20, they are spaced from each other in the circumferential direction 24 by the blade heads 46. Thus, together they form a partial ring for reconstitution of the main vein 14a, centered on the axis 2, interrupted circumferentially by these blade heads 46, and internally partly delimiting this same vein 14a having satisfactory aerodynamic continuity. By being at the junction between two adjacent blades, the members 50 also participate in limiting radial gas leaks.
  • the organs 50 thus retain a simple shape to manufacture, while fulfilling several functions such as that of reconstituting the main vein, or that of sealing the vein in the radial direction 35.
  • Another particularity of the invention lies in the use of the dissociation of the parts described above, to form a dynamic damping device 40.
  • the cooperation of the friction surfaces 58a, 56 in fact makes it possible, in the event of vibration excitations, to form a dynamic damping device 40 of the blades.
  • each reconstitution member 50 is therefore the seat of a dynamic damping device 40, with its surface 58a which cooperates by friction on the one hand with the recess bottom surface 56 of the first heel portion 32a of the first blade, and on the other hand with the recess bottom surface 56 of the second heel portion 32b of the second blade.
  • each reconstitution member 50 is associated with the two blades 26 which are arranged on either side of it, to form with them a dynamic damping device 40, and to ensure that it is held in position.
  • the vein reconstitution member 50 is equipped with means for radially retaining the plate in the first and second material recesses 54a, 54b. This is a radial retaining element in the form of a rail 60 which extends circumferentially along the entire length of the plate 51, projecting radially outwards from the external friction surface 58a of this same plate.
  • the radial retaining rail 60 cooperates with two fixing notches 62 made respectively in the first heel portion 32a of the first blade, and in the second heel portion 32b of the second blade.
  • Each fixing notch 62 here extends circumferentially by radially crossing its associated heel portion 32a, 32b. In addition, it opens circumferentially in the direction of the other of the two notches 62, in order to form a pair of fixing notches 62 aligned circumferentially, and located substantially in continuity with one another.
  • the base of the T-shaped rail 60 thus passes through the pair of notches 62 with a small clearance, while the head of the T cooperates with the radially external surface 36b of the heel to ensure the radial retention of the reconstitution member 50.
  • this is consumed in operation due to the centrifugal effect to which the member 50 is subjected, allowing it to cooperate by friction with the two radially internal bottom surfaces 56 of the recesses 54a, 54b.
  • the axial retaining element 60 constituting the axial retaining means is unique, for example axially centered on the plate 51.
  • two radial retaining elements 64 are provided, arranged respectively at the two opposite axial ends of the plate 51, and arranged to project relative to the latter, radially outwards. These two elements each take the form of a tab 64.
  • the circumferential length of each tab 64 is equal or substantially equal to that of the plate 51, and to that of the cumulative circumferential length of the two notches 62 of the pair of notches traversed radially by the tab concerned.
  • Two pairs of fixing notches 62 are therefore provided here to cooperate respectively with the two tabs 64, located at the two axial ends of the plate 51.
  • the two notches 62 on the first heel portion 32a of the first blade are arranged axially on either side of the assembly formed by the two sealing members 38, preferably opening through the heel at the foot of these members 38, externally to the aforementioned assembly. The same applies to the two notches 62 provided on the second heel portion 32b of the second blade.
  • the inclination of the tabs 64 relative to the radial direction 35 allows the radial retention of the member 50 in its two dedicated recesses 54a, 54b. Indeed, the tabs 64 cooperate with the radial surface 36b of the heel located opposite the upstream 42 and downstream 44 spoilers.
  • Figure 15 shows an alternative for producing the reconstitution member 50, in which the plate 51 is not flat, but has a curvature in the axial direction 37.
  • Figures 16 and 17 show another alternative, in which the two tabs 64 are no longer of rectangular overall shape. They have a trapezoidal shape widening radially outwards, from the junction 66 with the plate 51, a junction which corresponds to the part radially crossing the pair of notches 62, and having a circumferential length equal to or substantially equal to the cumulative circumferential length of the two notches 62 of the pair crossed.
  • Figures 18 to 21 show a third preferred embodiment of the invention, in which the reconstitution member 50 has two tabs 64 with junctions 66 of circumferential length less than that of the tab body, of generally rectangular shape. This makes it possible to provide notches 62 of shorter circumferential length.
  • the first heel portion 32a of the first blade comprises a first radial retaining tab 70a extending circumferentially in the direction of the second blade
  • the second heel portion 32b of the second blade comprises a second radial retaining tab 70b extending circumferentially in the direction of the first tab 70a.
  • These tabs 70a, 70b have a reduced radial thickness, and they define the two material recesses 54a, 54b on the radially internal surface 36a of the heel 36.
  • these tabs are offset axially on the side of the leading edge of the blades, and each initiated near the blade head 46, to then extend in projection in the circumferential direction 24.
  • the plate 51 of the reconstitution member 50 therefore corresponds to a radially internal part of flattened tube 68.
  • the radially external surface 58a of the plate 51 cooperates by friction with the bottom surfaces 56 of the recesses 54a, 54b, these surfaces 56 corresponding to the radially internal surfaces of the radial retaining tabs 70a, 70b.
  • the other part of the flattened tube 68 namely the radially external part also in the form of a plate 53 with curved edges for the junction with the plate 51, constitutes the radial retaining means of this plate 51 by covering radially outwards the first and second tabs 70a, 70b.
  • the flattened tube 68 is penetrated by the first and second tabs 70a, 70b, which makes it possible not only to form the damping device by friction between the surfaces 56, 58a, but also to retain the plate 51 in all directions 24, 35, 37.
  • the two ends of the flattened tube 68 thus form hollow radial retaining means, penetrated respectively by the first and second radial retaining tabs 70a, 70b.
  • the flattened tube 68 can be split along the circumferential direction 24.
  • the flattened tube is replaced by a structure 74 of C-shaped section opening radially outwards.
  • the reconstitution member 50 then integrates hooks 72 at the level of the opposite axial edges of the plate 51, to form the radial retention means of this plate by cooperating with the axial edges of the tabs 70a, 70b, which penetrate into the hooks.

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Abstract

L'invention concerne une roue aubagée (20) pour turbomachine d'aéronef, comprenant plusieurs aubes (26) avec un talon (32) s'étendant circonférentiellement de part et d'autre de la tête de pale (46) respectivement en une première portion de talon (32a), et une seconde portion de talon (32b). Entre une première aube et une seconde aube adjacentes de la roue, celle-ci comporte un organe (50) de reconstitution d'une veine de circulation des gaz, agencé dans un premier évidement de matière (54a) prévu sur la surface radialement interne (36a) de la première portion de talon (32a) de la première aube, et dans un second évidement de matière (54b) prévu sur la surface radialement interne (36a) de la seconde portion de talon (32b) de la seconde aube, les premier et second évidements présentant chacun une surface de fond (56) destinée à coopérer par frottements avec une surface radialement externe de friction (58a) de l'organe (50).

Description

DESCRIPTION
TITRE :
ROUE AUBAGÉE POUR TURBOMACHINE D'AÉRONEF ET TURBOMACHINE D'AÉRONEF
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention se rapporte au domaine des turbomachines d'aéronef, et plus précisément à la conception des roues aubagées formant les turbines et les compresseurs de ces turbomachines.
Elle concerne plus spécifiquement l'amortissement dynamique par frottements des aubes, qui se succèdent selon la direction circonférentielle pour former une rangée annulaire d'aubes.
L'invention s'applique à toutes les conceptions de turbomachine, par exemple les turboréacteurs à soufflante entraînée directement par un corps basse pression, ou entraînée indirectement par un réducteur.
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE
Les compresseurs et les turbines des turbomachines d'aéronefs sont réalisés par une succession axiale de roues aubagées fixes et mobiles, également dites roues aubagées de stator, et roues aubagées de rotor. Dans le cas où une telle roue aubagée est sectorisée angulairement, à savoir selon la direction circonférentielle de la roue, il convient habituellement de limiter les contraintes vibratoires sur les aubes agencées de manière adjacente selon la direction circonférentielle de la roue.
Pour ce faire, il est mis en œuvre des moyens permettant d'assurer un amortissement dynamique de ces secteurs, en dissipant l'énergie de la résonnance par frottements entre les talons des aubes. Une telle solution d'amortissement est par exemple connue du document FR 3 085 712 Al.
Une autre solution plus classique consiste à mettre en œuvre une technologie de frottements par contact, entre les talons des aubes adjacentes présentant des formes particulières. Cette technologie, également dite de « prétorsion », se caractérise par une découpe spécifique des deux faces circonférentielles opposées du talon, avec une excroissance coté extrados, et une empreinte de forme complémentaire du côté intrados. La coopération deux à deux de ces faces circonférentielles permet un maintien des deux talons adjacents l'un par rapport à l'autre, dans la direction axiale. Cette technologie de prétorsion est également dénommée par le terme « interlock » de langue anglaise.
Lors du montage des aubes, une mise en appui des faces circonférentielles de contact est générée par le biais d'une déformée angulaire de la pale, constituant la prétorsion souhaitée.
En fonctionnement, les vibrations des aubes induisent des glissements relatifs au niveau des faces circonférentielles des talons, qui, couplées aux pressions de contact, créent de l'amortissement par friction.
Avec cette technologie, l'effort de contact entre les talons peut varier pendant le fonctionnement de la turbomachine. Cette variation peut provenir de la rotation naturelle de la pale autour de son axe de vrillage (sens horaire ou antihoraire), ou encore du mouvement relatif des talons adjacents selon la direction circonférentielle (rapprochement ou écartement). Lors du montage des aubes, il est nécessaire de tenir compte de ces possibles variations en fonctionnement, et de s'assurer qu'à haut régime, c'est-à-dire au régime où l'amortissement dynamique est principalement recherché, l'effort de contact cible soit atteint. Cela peut conduire à appliquer un effort de contact très élevé lors du montage des aubes, qui se traduit par des sur-contraintes statiques importantes, susceptibles de fragiliser les aubes et/ou d'en réduire la durée de vie. Cet inconvénient s'avère plus ou moins contraignant, en fonction du matériau utilisé et de sa capacité à supporter de telles contraintes. Par exemple, pour des aubes réalisées en matériau composite à matrice céramique, également dit matériau CMC, les contraintes mécaniques admissibles restent souvent faibles, ce qui rend les aubes peu tolérantes à ce principe de prétorsion. Ainsi, lorsqu'une aube est réalisée en matériau CMC, elle peut s'avérer incompatible avec la nécessité d'appliquer une forte prétorsion au montage, requise aux fins d'un amortissement satisfaisant au régime souhaité.
D'autres solutions d'amortissement dynamique sont connues, comme le fait de rapporter des éléments de friction à l'interface entre les talons, au niveau de leurs faces circonférentielles qui coopèrent deux à deux. Ces solutions présentent généralement l'inconvénient de générer des perturbations aérodynamiques au niveau de la veine.
EXPOSÉ DE L'INVENTION
Pour répondre aux inconvénients mentionnés ci-dessus, l'invention a tout d'abord pour objet une roue aubagée pour turbomachine d'aéronef, selon les caractéristiques de chacune des revendications 1 et 6.
L'invention repose ainsi globalement sur le fait de scinder les talons existants en plusieurs pièces, en particulier de manière à procurer la fonction d'amortissement dynamique, par frottements entre ces pièces.
L'invention apporte ainsi une solution simple, fiable, performante et de faible masse aux problématiques exposées précédemment, et dont le principe permet de s'affranchir des contraintes associées au principe de prétorsion des aubes rencontré dans l'art antérieur. Notamment, il n'est plus nécessaire d'introduire des contraintes statiques de prétorsion élevées dans les secteurs angulaires lors de leur montage, et l'usinage de formes complexes complémentaires sur les faces circonférentielles opposées des talons n'est plus requis. Avantageusement, l'invention permet l'utilisation de matériaux variés pour la réalisation des aubes, incluant les matériaux CMC.
Dans l'invention, l'organe de reconstitution de veine peut donc entrer en contact avec les portions de talon dans lesquelles sont ménagés les évidements de matière, formant une sorte d'empreintes. Cela permet de générer, sous l'effet de la force centrifuge observée en fonctionnement et en combinaison avec la surface de fond de ces évidements, un frottement d'amortissement vibratoire. Du fait de la possibilité de prévoir des surfaces de friction de dimensions importantes, les pressions de contact sont avantageusement réduites, et l'usure des pièces ralentie. Des points d'appui pourraient néanmoins être prévus sur ces surfaces de friction, par exemple trois points d'appui pour disposer d'un système isostatique. Dans un tel cas, les évidements sont judicieusement positionnés pour localiser les points d'appui selon la disposition souhaitée. De plus, l'organe de reconstitution de veine peut lui aussi présenter une conception simple le rendant facile à fabriquer, en formant par exemple une plaque, telle qu'une plaque usinée et/ou déformée et/ou découpée.
Les évidements de matière dans les portions de talon permettent quant à eux non seulement de diminuer l'épaisseur de ces portions de talon, mais également de conférer de meilleures performances aérodynamiques à la veine reconstituée, en logeant / noyant tout ou partie de l'épaisseur de l'organe de reconstitution dans ces deux évidements.
En dupliquant le principe de l'invention sur plusieurs ensembles de deux aubes adjacentes de la roue, voire sur toute la roue aubagée, les organes adjacents de reconstitution de veine procurent une continuité aérodynamique satisfaisante de la veine. Cela génère avantageusement moins de perturbations qu'avec les solutions antérieures consistant à rapporter des éléments de friction à l'interface entre les talons, au niveau de leurs faces circonférentielles qui coopèrent deux à deux. De plus, l'étanchéité axiale et radiale s'en trouve avantageusement améliorée.
En outre, le concept général inventif qui ressort des deux formulations de l'invention, respectivement via les revendications 1 et 6, repose également la structuration des portions de talon dans la direction circonférentielle pour coopérer et retenir l'organe de reconstitution de la veine, formant amortisseur dynamique par frottements. Cette structuration s'effectue dans le premier cas par de retrait de matière avec la présence des encoches circonférentielles, tandis que dans le second cas, la structuration s'effectue par de l'ajout de matière avec les languettes de retenue radiale.
Cette structuration des portions de talon dans la direction circonférentielle, spécifique à la présente invention, permet aux moyens de rétention de l'organe de reconstitution de s'étendre en longueur selon cette même direction circonférentielle, et non dans la direction axiale. L'espace disponible dans la direction circonférentielle s'avérant supérieur à celui dans la direction axiale des aubes, l'implantation des moyens de retenue radiale s'en trouve facilitée, et leurs performances améliorées.
Enfin, ce même concept inventif de structuration circonférentielle des portions de talon permet de s'affranchir de la contrainte de conception rencontrée dans certaines solutions de l'art antérieur, imposant un support radial d'amortisseur qui s'étend nécessairement radialement entre deux portions de talon en regard.
L'invention prévoit par ailleurs préférentiellement au moins l'une quelconque des caractéristiques optionnelles suivantes, prises individuellement ou en combinaison.
De préférence, pour disposer de performances aérodynamiques accrues au niveau de la veine de circulation des gaz, la surface radialement interne de l'organe de reconstitution, et la surface radialement interne des première et seconde portions de talon recevant cet organe de reconstitution, sont affleurantes.
Les caractéristiques préférentielles citées ci-dessous s'appliquent à la première définition de l'invention, par la revendication 1.
De préférence, chaque couple d'encoches de fixation coopère avec un élément de retenue radiale appartenant auxdits moyens de retenue radiale, l'élément de retenue radiale étant une languette ou un rail, et, dans le cas de la languette, celle-ci présente de préférence une longueur circonférentielle supérieure ou égale à la longueur circonférentielle cumulée des deux encoches du couple d'encoches de fixation concerné. Par ailleurs, la longueur circonférentielle de la languette peut-être supérieure ou égale à celle de la plaque.
De préférence, la plaque de l'organe de reconstitution est équipée d'un unique élément de retenue radiale, par exemple centré axialement sur cette plaque, ou la plaque de l'organe de reconstitution est équipée de plusieurs éléments de retenue radiale espacés axialement les uns des autres, par exemple deux éléments de retenue radiale agencés respectivement aux deux extrémités axiales opposées de la plaque et agencées en saillie relativement à celle-ci, radialement vers l'extérieur.
De préférence, le talon de chacune des première et seconde aubes adjacentes comprend deux organes d'étanchéité faisant saillie radialement vers l'extérieur à partir de la base et sont espacés axialement l'un de l'autre, et il est prévu, au sein de chacune des première et seconde portions de talon :
- une encoche de fixation agencée axialement entre les deux organes d'étanchéité ; ou
- deux encoches de fixation agencées axialement de part et d'autre de l'ensemble formé par les deux organes d'étanchéité ; ou - une encoche de fixation agencée axialement entre les deux organes d'étanchéité et une encoche de fixation déportée axialement de l'ensemble formé par les deux organes d'étanchéité.
Ces réalisations sont combinables et d'autres sont possibles, comme par exemple le fait de prévoir deux encoches de fixation agencées axialement entre les deux organes d'étanchéité.
Quel que soit le mode de réalisation préféré envisagé, le talon de chacune des deux aubes adjacentes forme, dans les deux sens de la direction axiale de la roue, des becquets amont et aval.
De préférence, un organe de reconstitution de veine est agencé entre chaque ensemble de deux aubes adjacentes de la roue, impliquant que ces organes sont séparés circonférentiellement les uns des autres par les têtes de pales.
De préférence, les aubes sont réalisées en matériau composite à matrice céramique, même si d'autres matériaux peuvent être envisagés, sans sortir du cadre de l'invention. L'organe de reconstitution de veine peut également être réalisé en matériau composite à matrice céramique. Il pourrait également être réalisé en matériau métallique.
De préférence, il s'agit d'une roue aubagée fixe ou mobile, de compresseur ou de turbine, et de préférence une roue mobile de turbine basse pression.
Enfin, l'invention a également pour objet une turbomachine d'aéronef, comme un turboréacteur à double flux et à double corps, comprenant au moins une telle roue aubagée.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description détaillée non limitative ci-dessous.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
Cette description sera faite au regard des dessins annexés parmi lesquels ;
[Fig. 1] représente une vue schématique en coupe longitudinale d'une turbomachine d'aéronef selon l'invention ;
[Fig. 2] représente une vue en perspective, plus détaillée, d'une roue aubagée d'une turbine basse pression de la turbomachine montrée sur la figure précédente, la roue aubagée se présentant selon la forme d'un premier mode de réalisation préféré de l'invention ;
[Fig. 3] représente une vue partielle et agrandie en perspective d'une partie de la roue aubagée montrée sur la figure précédente, vue radialement depuis l'intérieur ;
[Fig. 4] représente une vue similaire à la précédente, avec l'organe de reconstitution de veine ayant été retiré pour des raisons de clarté ;
[Fig. 5] représente une vue en perspective de l'une des deux aubes montrées sur les figures 3 et 4 ;
[Fig. 6] représente une vue en perspective de l'autre des deux aubes montrées sur les figures 3 et 4 ;
[Fig. 7] est une vue en perspective de l'organe de reconstitution de veine montré sur la figure 3 ;
[Fig. 8] représente une vue en perspective similaire à celle de la figure 3, vue radialement depuis l'extérieur ;
[Fig. 9] représente une vue partielle et agrandie en perspective d'une partie de la roue aubagée selon un second mode de réalisation préféré de l'invention, vue radialement depuis l'intérieur ;
[Fig. 10] représente une vue similaire à la précédente, avec l'organe de reconstitution de veine ayant été retiré pour des raisons de clarté ;
[Fig. 11] représente une vue en perspective de l'une des deux aubes montrées sur les figures 9 et 10 ;
[Fig. 12] représente une vue en perspective de l'autre des deux aubes montrées sur les figures 9 et 10 ;
[Fig. 13] est une vue en perspective de l'organe de reconstitution de veine montré sur la figure 9 ;
[Fig. 14] représente une vue en perspective similaire à celle de la figure 9, selon un autre angle de vue ;
[Fig. 15] représente une vue similaire à celle de la figure 13, avec l'organe de reconstitution de veine se présentant sous la forme d'une alternative ; [Fig. 16] représente une vue similaire à celle de la figure 13, avec l'organe de reconstitution de veine se présentant sous la forme d'une autre alternative ;
[Fig. 17] est une vue en perspective similaire à celle de la figure 14, intégrant l'organe de reconstitution de veine montré sur la figure 16 ;
[Fig. 18] représente une vue partielle et agrandie en perspective d'une partie de la roue aubagée selon un troisième mode de réalisation préféré de l'invention, vue radialement depuis l'intérieur ;
[Fig. 19] représente une vue similaire à la précédente, avec l'organe de reconstitution de veine ayant été retiré pour des raisons de clarté ;
[Fig. 20] est une vue en perspective de l'organe de reconstitution de veine montré sur la figure 18 ;
[Fig. 21] représente une vue en perspective similaire à celle de la figure 18, selon un autre angle de vue ;
[Fig. 22] représente une vue en coupe d'une partie de la roue aubagée selon un quatrième mode de réalisation préféré de l'invention, cette coupe étant prise le long de la ligne XXII- XXII de la figure 25 ;
[Fig. 23] représente une vue similaire à la précédente, avec l'organe de reconstitution de veine ayant été retiré pour des raisons de clarté ;
[Fig. 24] est une vue en perspective de l'organe de reconstitution de veine montré sur la figure 22 ;
[Fig. 25] représente une partie de la roue selon le quatrième mode de réalisation préféré, vue radialement depuis l'intérieur ; et
[Fig. 26] représente une vue similaire à celle de la figure 22, avec l'organe de reconstitution de veine se présentant sous la forme d'une alternative.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS
En référence tout d'abord à la figure 1, il est représenté une turbomachine 1 d'aéronef, selon un mode de réalisation préféré de l'invention. Il s'agit ici d'un turboréacteur à double flux et à double corps. Néanmoins, il pourrait s'agir d'une turbomachine d'un autre type, par exemple un turbopropulseur, sans sortir du cadre de l'invention. La turbomachine 1 présente un axe central longitudinal 2 autour duquel s'étendent ses différents composants. Elle comprend, d'amont en aval selon une direction principale 5 d'écoulement des gaz à travers cette turbomachine, une soufflante 3, un compresseur basse pression 4, un compresseur haute pression 6, une chambre de combustion 11, une turbine haute pression 7 et une turbine basse pression 8. La soufflante 3 peut être entraînée directement par un corps basse pression comprenant le compresseur 4 et la turbine 8, ou bien être entraînée indirectement par un réducteur (non représenté).
De manière conventionnelle, après avoir traversé la soufflante 3, l'air se divise en un flux primaire central 12a et un flux secondaire 12b qui entoure le flux primaire. Le flux primaire 12a s'écoule dans une veine principale 14a de circulation des gaz traversant les compresseurs 4, 6, la chambre de combustion 11 et les turbines 7, 8. Le flux secondaire 12b s'écoule quant à lui dans une veine secondaire 14b délimitée radialement vers l'extérieur par un carter moteur, entouré d'une nacelle 9.
Chaque turbine 7, 8 et chaque compresseur 4, 6 comprend, de façon classique et connue de l'homme du métier, une alternance de roues aubagées mobiles et de roues aubagées fixes, centrées sur l'axe 2. L'invention réside dans la conception de ces roues aubagées, et plus particulièrement dans le principe d'amortissement dynamique qui y est implanté.
La figure 2 montre une roue aubagée mobile 20 selon un premier mode de réalisation préféré de l'invention, cette roue étant préférentiellement destinée à former une partie de la turbine basse pression 8. Néanmoins, l'invention peut s'appliquer à la turbine haute pression 7, ou encore à l'un des deux compresseurs 4, 6. De plus, il peut s'agir d'une roue aubagée fixe, sans sortir du cadre de l'invention.
La roue aubagée 20 comprend un disque 22, centré sur l'axe 2 et sur lequel sont montées, radialement vers l'extérieur, une pluralité d'aubes distinctes 26 formant une rangée annulaire d'aubes. Chaque aube 26 comprend une pale 28 formant la partie aérodynamique de l'aube, ainsi qu'un pied 30 et un talon 32. De manière connue, le pied 30 est formé par une partie de plus forte épaisseur, par exemple à section en forme de bulbe, qui est engagée dans un logement correspondant 34 ménagé à la périphérie du disque 22. A l'opposé du pied 30, radialement vers l'extérieur, la pale 28 de l'aube porte le talon 32, ce dernier étant donc solidaire de la tête de pale, et de préférence réalisé d'un seul tenant avec les autres parties de celle-ci.
Les figures 3 et 4 montrent des vues davantage détaillées de plusieurs aubes adjacentes 26 de la roue 20, ici deux aubes 26 qui se succèdent de manière adjacente selon la direction circonférentielle 24. Il est noté que toutes les aubes de la roue 20 présentent préférentiellement une conception identique ou similaire. Sur ces figures, l'aube de gauche 26 est dite première aube, tandis que l'aube de droite 26 est dite seconde aube.
En référence conjointement aux figures 3 à 8 portant sur le premier mode de réalisation préféré de l'invention, il va tout d'abord être décrit le talon 32 de l'une des aubes 26, solidaire de la tête 46 de la pale 28 de cette même aube.
Le talon 32 comporte une base 36, ainsi qu'un ou plusieurs organes d'étanchéité 38 s'étendant radialement vers l'extérieur à partir de cette base. Ici, ce sont deux organes d'étanchéité 38 qui font saillie radialement vers l'extérieur à partir de la base 36, et qui sont espacés axialement l'un de l'autre. Les organes 38 prennent la forme de léchettes s'étendant vers l'extérieur dans une direction radiale 35 de l'aube selon laquelle le pied 30 et le talon 32 sont écartés l'un de l'autre, et elles s'étendent également circonférentiellement sur toute la longueur circonférentielle du talon 36.
Dans la description, les termes interne/externe et intérieur/extérieur, associés à la direction radiale 35, sont définis par rapport à chaque aube dans son environnement, et donc par rapport au pied de l'aube qui forme radialement la partie la plus interne de cette aube.
Pour ce qui concerne les léchettes 38 précitées, une légère inclinaison axiale de celles-ci est possible, comme une inclinaison vers l'amont, sans sortir du cadre de l'invention. Néanmoins, elles sont préférentiellement orientées selon la direction circonférentielle 24. Les léchettes 38 présentent une extrémité distale en regard radialement d'une surface intérieure d'un carter de turbine (non représenté). Elles permettent de maîtriser l'étanchéité avec ce carter de turbine, en configuration de fonctionnement du turboréacteur. En effet, ces léchettes 38 sont destinées à se rapprocher au plus près de la surface du carter afin de procurer une fonction d'étanchéité vis-à-vis du flux primaire 12a, qui traverse la roue mobile aubagée 20 en rotation.
Les deux léchettes 38 ainsi que la base 36 forment ensemble une structure en forme de U délimitant une cavité 45 ouverte radialement vers l'extérieur, et habituellement dénommée « baignoire ». La base 36 du talon s'étend, dans la direction axiale 37 parallèle à l'axe 2, au-delà des deux léchettes 38 dans les deux sens. En d'autres termes, elle s'étend axialement au-delà des deux léchettes 38 de part et d'autre de la base du talon 32, de manière à former respectivement un becquet amont 42 et un becquet aval 44. Aussi, ces deux becquets et la partie centrale de la base du talon forment ensemble une plateforme délimitant la veine primaire, radialement vers l'extérieur.
Pour renforcer la tenue mécanique du talon 32, une ou plusieurs nervures (non représentées) peuvent relier les deux léchettes 38, en étant agencées sur la surface radialement externe 36b de la base du talon.
Contrairement aux réalisations de l'art antérieur, les talons d'aubes 32 ne délimitent pas l'intégralité de la veine principale 14a, celle-ci étant également délimitée par des organes de reconstitution de veine 50 spécifiques à la présente invention, distincts des talons 32 et agencés entre les aubes adjacentes 26 qui maintiennent en place ces mêmes organes 50. Pour pouvoir coopérer avec deux organes de reconstitution de veine 50 de part et d'autre de la pale, chaque talon 32 s'étend circonférentiellement de part et d'autre de la tête de pale 46 en formant respectivement une première portion de talon 32a, ainsi qu'une seconde portion de talon 32b. Sur les figures, la première portion de talon 32a correspond à celle de droite, c'est-à-dire du côté extrados de la pale, tandis que la seconde portion de talon 32b correspond à celle de gauche, c'est-à-dire du côté intrados de la pale. Au niveau de la base 36, chacune des première et seconde portions de talon 32a, 32b présente une surface radialement interne 36a délimitant en partie la veine 14a, radialement vers l'extérieur.
Entre chaque ensemble de deux aubes adjacentes 26 de la roue, à savoir deux aubes directement consécutives selon la direction circonférentielle 24, il est prévu cet organe de reconstitution de veine 50, formant une plaque 51, par exemple une plaque découpée et/ou déformée et/ou usinée, ou bien une plaque moulée. D'autres procédés de fabrication restent envisageables, sans sortir du cadre de l'invention. L'organe de reconstitution 50 est préférentiellement réalisé dans un matériau métallique ou préférentiellement en matériau CMC, tandis que les aubes 26 précitées sont elles aussi préférentiellement réalisées en matériau CMC.
La plaque 51, qui correspond à la partie principale de l'organe de reconstitution de veine 50, s'étend au moins en partie dans l'épaisseur de la première portion de talon 32a de la première aube 26, et de la seconde portion de talon 32b de la seconde aube directement consécutive.
Pour ce faire, l'organe de reconstitution 50 dispose d'une partie agencée dans un premier évidement de matière 54a prévu sur la surface radialement interne 36a de la première portion de talon 32a de la première aube, et d'une autre partie adjacente circonférentiellement, qui se trouve quant à elle agencée dans un second évidement de matière 54b prévu sur la surface radialement interne 36a de la seconde portion de talon 32b de la seconde aube. Les premier et second évidements 54a, 54b se présentent sous forme d'empreintes dans l'épaisseur de la base 36 du talon, avec un contour d'empreinte non-fermé. En effet, les deux évidements adjacents 54a, 54b s'ouvrent circonférentiellement l'un en direction de l'autre, et ils s'ouvrent donc également radialement vers l'intérieur pour recevoir l'organe de reconstitution 50, comblant de préférence l'intégralité de ces évidements.
A l'opposé de leurs extrémités qui se font face dans la direction circonférentielle 24, chaque évidement 54a, 54b présente une extrémité circonférentielle qui se trouve préférentiellement proche de la tête de pale de son aube. Dans la direction axiale 37, chaque évidement 54a, 54b s'étend de préférence dans l'épaisseur de la base 36 au niveau de l'espace défini entre les deux léchettes 38, avec ses deux extrémités axiales s'approchant encore plus préférentiellement au droit radialement de ces léchettes, respectivement.
Chaque évidement 54a, 54b présente une surface de fond radialement interne 56, destinée à coopérer par frottements avec une surface radialement externe de friction 58a de l'organe de reconstitution 50, dont une surface radialement interne 58b délimite en partie la veine 14a radialement vers l'extérieur. Pour l'obtention de meilleures performances aérodynamiques sur le flux primaire traversant la veine 14a, il est préférentiellement prévu que la surface radialement interne 58b de l'organe de reconstitution 50, et la surface radialement interne 36a des première et seconde portions de talon 32a, 32b recevant cet organe, soient affleurantes. En d'autres termes, l'organe 50 comble l'intégralité des deux évidements 54a, 54b en conservant de préférence de très faibles jeux d'assemblage, et surtout, l'organe 50 ne s'étend pas en dehors de ces évidements dans la direction radiale 35.
Lorsque tous les organes de reconstitution de veine 50 sont montés au sein de la roue 20, ils sont espacés les uns des autres selon la direction circonférentielle 24 par les têtes de pale 46. Ainsi, ils forment ensemble un anneau partiel de reconstitution de la veine principale 14a, centré sur l'axe 2, interrompu circonférentiellement par ces têtes de pale 46, et délimitant intérieurement en partie cette même veine 14a présentant une continuité aérodynamique satisfaisante. En étant à la jonction entre deux aubes adjacentes, les organes 50 participent également à limiter les fuites radiales de gaz.
Les organes 50 conservent ainsi une forme simple à fabriquer, tout en remplissant plusieurs fonctions comme celle de la reconstitution de la veine principale, ou encore celle de l'étanchéité de la veine selon la direction radiale 35.
Une autre particularité de l'invention réside dans la mise à profit de la dissociation des pièces décrites ci-dessus, pour former un dispositif d'amortissement dynamique 40. La coopération des surfaces de friction 58a, 56 permet en effet, en cas d'excitations vibratoires, de former un dispositif d'amortissement dynamique 40 des aubes.
Plus précisément, chaque organe de reconstitution 50 est donc le siège d'un dispositif d'amortissement dynamique 40, avec sa surface 58a qui coopère par frottements d'une part avec la surface de fond d'évidement 56 de la première portion de talon 32a de la première aube, et d'autre part avec la surface de fond d'évidement 56 de la seconde portion de talon 32b de la seconde aube.
Ainsi, chaque organe de reconstitution 50 est associé aux deux aubes 26 qui sont agencées de part et d'autre de celui-ci, pour former avec elles un dispositif d'amortissement dynamique 40, et pour assurer son maintien en position. En effet, dans ce premier mode de réalisation préféré, l'organe de reconstitution de veine 50 est équipé des moyens de retenue radiale de la plaque dans les premier et second évidements de matière 54a, 54b. Il s'agit ici d'un élément de retenue radiale en forme de rail 60 qui s'étend circonférentiellement tout le long de la plaque 51, en saillie radialement vers l'extérieur depuis la surface externe de friction 58a de cette même plaque.
Le rail de retenue radiale 60, par exemple de section en forme de T, coopère avec deux encoches de fixation 62 réalisées respectivement dans la première portion de talon 32a de la première aube, et dans la seconde portion de talon 32b de la seconde aube. Chaque encoche de fixation 62 s'étend ici circonférentiellement en traversant radialement sa portion de talon associée 32a, 32b. De plus, elle s'ouvre circonférentiellement en direction de l'autre des deux encoches 62, afin de former un couple d'encoches de fixation 62 alignées circonférentiellement, et se trouvant sensiblement dans la continuité l'une de l'autre.
La base du rail en T 60 traverse ainsi avec un faible jeu le couple d'encoches 62, tandis que la tête du T coopère avec la surface radialement externe 36b du talon pour assurer la retenue radiale de l'organe de reconstitution 50. En cas de jeu radial dans ce montage, celui-ci est consommé en fonctionnement du fait de l'effet centrifuge auquel est soumis l'organe 50, lui permettant de coopérer par frottements avec les deux surfaces de fond radialement interne 56 des évidements 54a, 54b.
Dans ce premier mode de réalisation préféré, l'élément de retenue axiale 60 composant les moyens de retenue axiale est unique, par exemple centré axialement sur la plaque 51. Selon un second mode de réalisation préféré représenté sur les figures 9 à 14, il est prévu deux éléments de retenue radiale 64 agencés respectivement aux deux extrémités axiales opposées de la plaque 51, et agencées en saillie relativement à celle-ci, radialement vers l'extérieur. Ces deux éléments prennent chacun la forme d'une languette 64. Ici, la longueur circonférentielle de chaque languette 64 est égale ou sensiblement égale à celle de la plaque 51, et à celle de la longueur circonférentielle cumulée des deux encoches 62 du couple d'encoches traversé radialement par la languette concernée.
Il est donc ici prévu deux couples d'encoches de fixation 62 pour coopérer respectivement avec les deux languettes 64, situées aux deux extrémités axiales de la plaque 51. Les deux encoches 62 sur la première portion de talon 32a de la première aube sont agencées axialement de part et d'autre de l'ensemble formé par les deux organes d'étanchéité 38, de préférence en débouchant à travers le talon au pied de ces organes 38, extérieurement à l'ensemble précité. Il en est de même pour les deux encoches 62 prévues sur la seconde portion de talon 32b de la seconde aube.
L'inclinaison des languettes 64 par rapport à la direction radiale 35 permet la retenue radiale de l'organe 50 dans ses deux évidements dédiés 54a, 54b. En effet, les languettes 64 coopèrent avec la surface radiale 36b du talon située en vis-à-vis des becquets amont 42 et aval 44.
La figure 15 représente une alternative pour la réalisation de l'organe de reconstitution 50, dans laquelle la plaque 51 n'est pas plane, mais elle présente une courbure dans la direction axiale 37. Les figures 16 et 17 représentent une autre alternative, dans laquelle les deux languettes 64 ne sont plus de forme globale rectangulaire. Elles présentent une forme trapézoïdale s'évasant en allant radialement vers l'extérieur, à partir de la jonction 66 avec la plaque 51, jonction qui correspond à la partie traversant radialement le couple d'encoches 62, et présentant une longueur circonférentielle égale ou sensiblement égale à la longueur circonférentielle cumulée des deux encoches 62 du couple traversé.
Les figures 18 à 21 montrent un troisième mode de réalisation préféré de l'invention, dans lequel l'organe de reconstitution 50 présente deux languettes 64 avec des jonctions 66 de longueur circonférentielle inférieure à celle du corps de languette, de forme générale rectangulaire. Cela permet de prévoir des encoches 62 de plus faible longueur circonférentielle.
De plus, dans ce troisième mode, si l'une des deux languettes de fixation 64 coopère avec un couple d'encoches de fixation 62 déportées axialement des ensembles formés par les organes d'étanchéité 38, par exemple en débouchant au pied de deux de ces organes 38 agencés dans la continuité circonférentielle l'un de l'autre, l'autre languette 64 coopère quant à elle avec un couple d'encoches 62 agencées axialement entre les organes d'étanchéité 38, par exemple centré axialement sur les première et seconde portions de talon 32a, 32b. En référence à présent aux figures 22 à 25, il est représenté un quatrième mode de réalisation préféré de l'invention, contrastant avec les modes précédents essentiellement en ce que la plaque 51 de l'organe de reconstitution 50 correspond à une partie d'un tube aplati 68.
Dans ce quatrième mode, la première portion de talon 32a de la première aube comporte une première languette de retenue radiale 70a s'étendant circonférentiellement en direction de la seconde aube, et de manière analogue, la seconde portion de talon 32b de la seconde aube comporte une seconde languette de retenue radiale 70b s'étendant circonférentiellement en direction de la première languette 70a. Ces languettes 70a, 70b présentent une épaisseur radiale réduite, et elles définissent les deux évidements de matière 54a, 54b sur la surface radialement interne 36a du talon 36. Par ailleurs, ces languettes sont déportées axialement du côté du bord d'attaque des aubes, et chacune initiée à proximité de la tête de pale 46, pour ensuite s'étendre en saillie dans la direction circonférentielle 24.
La plaque 51 de l'organe de reconstitution 50 correspond donc à une partie radialement interne de tube aplati 68. Ici également, la surface radialement externe 58a de la plaque 51 coopère par frottement avec les surfaces de fond 56 des évidements 54a, 54b, ces surfaces 56 correspondant aux surfaces radialement internes des languettes de retenue radiale 70a, 70b.
L'autre partie du tube aplati 68, à savoir la partie radialement externe également en forme de plaque 53 aux bords recourbés pour la jonction avec la plaque 51, constitue les moyens de retenue radiale de cette plaque 51 en recouvrant radialement vers l'extérieur les première et seconde languettes 70a, 70b. En effet, à ses deux extrémités circonférentielles opposées, le tube aplati 68 est pénétré par les première et seconde languettes 70a, 70b, ce qui permet non seulement de former le dispositif d'amortissement par frottements entre les surfaces 56, 58a, mais également de retenir la plaque 51 dans toutes les directions 24, 35, 37. Les deux extrémités du tube aplati 68 forment ainsi des moyens de retenue radiale creux, pénétrés respectivement par les première et seconde languettes de retenue radiale 70a, 70b. Selon une alternative, le tube aplati 68 peut être fendu selon la direction circonférentielle 24. Selon encore une autre alternative montrée sur la figure 26, le tube aplati est remplacé par une structure 74 de section en forme de C s'ouvrant radialement vers l'extérieur. L'organe de reconstitution 50 intègre alors des crochets 72 au niveau des bords axiaux opposés de la plaque 51, pour former les moyens de retenue radiale de cette plaque en coopérant avec les bords axiaux des languettes 70a, 70b, qui pénètrent dans les crochets.
Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier à l'invention qui vient d'être décrite, uniquement à titre d'exemples non limitatifs et dans la limite de la portée des revendications annexées. En particulier, les caractéristiques techniques des différents modes de réalisation préférés et de leurs alternatives sont interchangeables et/ou cumulables.

Claims

REVENDICATIONS
1. Roue aubagée (20) pour turbomachine d'aéronef, la roue comprenant plusieurs aubes (26) se succédant selon une direction circonférentielle (24) de la roue de manière à former une rangée annulaire d'aubes, chacune des aubes comportant une pale (28) ainsi qu'un talon (32) solidaire de la tête de pale et agencée en saillie à partir de celle-ci radialement vers l'extérieur, le talon comprenant une base (36) ainsi qu'au moins un organe d'étanchéité (38) faisant saillie radialement vers l'extérieur à partir de la base (36), le talon s'étendant circonférentiellement de part et d'autre de la tête de pale (46) respectivement en une première portion de talon (32a), et une seconde portion de talon (32b), chacune des première et seconde portions de talon présentant une surface radialement interne (36a) délimitant en partie une veine (14a) de circulation des gaz, caractérisée en ce qu'entre une première aube et une seconde aube adjacentes de la roue, celle-ci comporte également un organe (50) de reconstitution de la veine de circulation des gaz (14a), l'organe de reconstitution étant agencé dans un premier évidement de matière (54a) prévu sur la surface radialement interne (36a) de la première portion de talon (32a) de la première aube, et dans un second évidement de matière (54b) prévu sur la surface radialement interne (36a) de la seconde portion de talon (32b) de la seconde aube, les premier et second évidements de matière s'ouvrant circonférentiellement l'un en direction de l'autre, et présentant chacun une surface de fond radialement interne (56) destinée à coopérer par frottements avec une surface radialement externe de friction (58a) de l'organe de reconstitution (50), dont une surface radialement interne (58b) délimite en partie la veine en ce que l'organe de reconstitution de veine (50) forme une plaque (51), et en ce que l'organe de reconstitution de veine (50) comporte des moyens de retenue radiale de la plaque (51) dans les premier et second évidements de matière (54a, 54b), les moyens de retenue radiale coopérant avec des encoches de fixation (62) réalisées dans la première portion de talon (32a) de la première aube et dans la seconde portion de talon (32b) de la seconde aube, chaque encoche de fixation (62) s'étendant circonférentiellement et traversant sa portion de talon associée en s'ouvrant circonférentiellement en direction d'une autre encoche de fixation, afin de former un ou plusieurs couples d'encoches de fixation (62) alignées circonférentiellement deux à deux.
2. Roue aubagée selon la revendication 1, caractérisée en ce que la surface radialement interne (58b) de l'organe de reconstitution (50), et la surface radialement interne (36a) des première et seconde portions de talon (32a, 32b) recevant cet organe de reconstitution, sont affleurantes.
3. Roue aubagée selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que chaque couple d'encoches de fixation (62) coopère avec un élément de retenue radiale (60, 64) appartenant auxdits moyens de retenue radiale, l'élément de retenue radiale étant une languette (64) ou un rail (60), et, dans le cas de la languette, celle-ci présente de préférence une longueur circonférentielle supérieure ou égale à la longueur circonférentielle cumulée des deux encoches (62) du couple d'encoches de fixation concerné.
4. Roue aubagée selon la revendication 3, caractérisée en ce que la plaque (51) de l'organe de reconstitution (50) est équipée d'un unique élément de retenue radiale (60), par exemple centré axialement sur cette plaque, ou en ce que la plaque (51) de l'organe de reconstitution (50) est équipée de plusieurs éléments de retenue radiale (64) espacés axialement les uns des autres, par exemple deux éléments de retenue radiale (64) agencés respectivement aux deux extrémités axiales opposées de la plaque (51) et agencées en saillie relativement à celle-ci, radialement vers l'extérieur.
5. Roue aubagée selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le talon (32) de chacune des première et seconde aubes adjacentes (26) comprend deux organes d'étanchéité (38) faisant saillie radialement vers l'extérieur à partir de la base (36) et sont espacés axialement l'un de l'autre, et en ce qu'il est prévu, au sein de chacune des première et seconde portions de talon (32a, 32b) :
- une encoche de fixation (62) agencée axialement entre les deux organes d'étanchéité (38) ; ou
- deux encoches de fixation (62) agencées axialement de part et d'autre de l'ensemble formé par les deux organes d'étanchéité (38) ; ou - une encoche de fixation (62) agencée axialement entre les deux organes d'étanchéité (38) et une encoche de fixation (62) déportée axialement de l'ensemble formé par les deux organes d'étanchéité (38).
6. Roue aubagée (20) pour turbomachine d'aéronef, la roue comprenant plusieurs aubes (26) se succédant selon une direction circonférentielle (24) de la roue de manière à former une rangée annulaire d'aubes, chacune des aubes comportant une pale (28) ainsi qu'un talon (32) solidaire de la tête de pale et agencée en saillie à partir de celle-ci radialement vers l'extérieur, le talon comprenant une base (36) ainsi qu'au moins un organe d'étanchéité (38) faisant saillie radialement vers l'extérieur à partir de la base (36), le talon s'étendant circonférentiellement de part et d'autre de la tête de pale (46) respectivement en une première portion de talon (32a), et une seconde portion de talon (32b), chacune des première et seconde portions de talon présentant une surface radialement interne (36a) délimitant en partie une veine (14a) de circulation des gaz, caractérisée en ce qu'entre une première aube et une seconde aube adjacentes de la roue, celle-ci comporte également un organe (50) de reconstitution de la veine de circulation des gaz (14a), l'organe de reconstitution étant agencé dans un premier évidement de matière (54a) prévu sur la surface radialement interne (36a) de la première portion de talon (32a) de la première aube, et dans un second évidement de matière (54b) prévu sur la surface radialement interne (36a) de la seconde portion de talon (32b) de la seconde aube, les premier et second évidements de matière s'ouvrant circonférentiellement l'un en direction de l'autre, et présentant chacun une surface de fond radialement interne (56) destinée à coopérer par frottements avec une surface radialement externe de friction (58a) de l'organe de reconstitution (50), dont une surface radialement interne (58b) délimite en partie la veine en ce que l'organe de reconstitution de veine (50) forme une plaque (51), et en ce que la première portion de talon (32a) de la première aube comporte une première languette de retenue radiale (70a) s'étendant circonférentiellement en direction de la seconde aube, la seconde portion de talon (32b) de la seconde aube comportant une seconde languette de retenue radiale (70b) s'étendant circonférentiellement en direction de la première languette de retenue radiale (70a), et en ce que l'organe de reconstitution de veine (50) comporte, à ses deux extrémités circonférentielles opposées, des moyens de retenue radiale creux (53, 72) pénétrés respectivement par les première et seconde languettes de retenue radiale (70a, 70b), et, de préférence, l'organe de reconstitution de veine (50) intégrant des crochets (72) au niveau des bords axiaux opposés de la plaque (51) pour former lesdits moyens de retenue radiale, ou la plaque (51) correspond à une partie d'un tube aplati (68), dont une autre partie (53) forme lesdits moyens de retenue radiale en recouvrant radialement vers l'extérieur les première et seconde languettes de retenue radiale (70a, 70b).
7. Roue aubagée selon la revendication 6, caractérisée en ce que la surface radialement interne (58b) de l'organe de reconstitution (50), et la surface radialement interne (36a) des première et seconde portions de talon (32a, 32b) recevant cet organe de reconstitution, sont affleurantes.
8. Roue aubagée selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les aubes (26) et/ou les organes de reconstitution (50) sont réalisés en matériau composite à matrice céramique.
9. Turbomachine d'aéronef (1) comprenant au moins une roue aubagée (20) selon l'une quelconque des revendications précédentes.
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