TITRE : ROUE DE ROTOR POUR UNE TURBOMACHINE D’AÉRONEF Domaine technique de l'invention

La présente invention concerne une roue de rotor pour une turbomachine d’aéronef.

Arrière-plan technique

L’arrière-plan technique comprend notamment les documents FR-A1-2 951 224, FR AI -3 049 643, US-A-2 755 062, EP-A1-3 594 450, EP-A1-3 647 545, FR-A1-

3 043 133 et GB-A-2 452 515.

Une roue de rotor 10, telle que celle illustrée partiellement à la figure 1 , comprend un disque 12 qui a un axe principal A représentant l’axe de rotation de la roue, et qui comprend des alvéoles 14 à sa périphérie externe.

Les alvéoles 14 s’étendent le long de l’axe A et peuvent être parallèles à cet axe ou inclinées par rapport à l’axe A. Elles sont séparées les unes des autres par des dents 16 du disque, ces dents étant aussi appelées « interpales ». Les alvéoles 14 sont en général formées par brochage ou électroérosion et ont une forme générale en queue d’aronde ou en sapin (à un ou plusieurs lobes). Leurs axes le long de l’axe A sont appelés axes de brochage. Chacune des alvéoles 14 comporte un fond situé entre deux flancs latéraux.

La roue de rotor 10 comprend également des aubes 22 qui sont montées dans les alvéoles 14 du disque 12. Chaque aube 22 comporte une pale 24 reliée par une plateforme 26 à un pied 28 qui est configuré pour être monté par complémentarité de formes dans une des alvéoles 14. Chacune des dents 16 du disque comporte à son extrémité radialement externe un sommet 18 recouvert par les plateformes 26 de deux aubes 22 adjacentes.

Le pied 28 de chaque aube 22 comporte à son extrémité radialement interne un lobe 30 dont une première extrémité axiale comprend une encoche 32 circonférentielle et dont une seconde extrémité axiale, opposée à la première extrémité axiale, comprend un taquet 33 ou crochet orienté radialement vers l’intérieur (cf. figure 2).

La roue de rotor 10 comprend en outre un jonc annulaire 34 fendu engagé dans les encoches 32 des aubes et plaqué axialement contre le disque 12. Les figures 3 à 7 sont des vues de détail d’une roue de rotor 10 de la technique antérieure.

Ces figures permettent de voir que, lorsque le jonc 34 est engagé dans les encoches

32 des aubes, ces aubes 22 sont destinées à prendre appui par leurs taquets 33 sur le disque 12. Le jonc 34 prend appui axialement sur une face 12a du disque 12, et les taquets 33 sont en appui axial sur la face 12b opposée du disque. En théorie, cet appui axial est assuré par le montage du jonc 34.

Chacune des aubes 22 est montée sur la périphérie externe du disque 12 par une liaison « glissière ». Une fois montées, les aubes 22 doivent être maintenues axialement sur le disque 12 et le jonc 34 assure cette immobilisation. Il est en outre important d’assurer une étanchéité de cette liaison en particulier pour éviter que des gaz de la veine du rotor s’écoulent à travers cette liaison.

Dans le montage décrit plus haut, l’appui axial des taquets 33 des aubes 22 sur le disque 12 permet d’assurer une étanchéité dans cette zone entre les aubes 22 et les alvéoles 14 du disque. Cette étanchéité est du type axiale dans la mesure où elle est assurée par un appui en direction axiale, c’est-à-dire parallèlement à l’axe A de la roue ou aux axes de brochage des alvéoles.

Cependant, en pratique, du fait des jeux de montage et des sollicitations thermomécaniques et vibratoires en fonctionnement, les aubes 22 peuvent se déplacer axialement (de l’ordre de quelques dixièmes de millimètre) et leurs taquets

33 peuvent ne plus être en appui axial sur le disque 12, même si cet appui est favorisé par l’écoulement des gaz dans la veine.

L’étanchéité axiale dans la région du taquet 33 de chaque aube 22 n’est ainsi plus assurée. Ce phénomène est accentué à cause des raccordements 38 des flancs 14b au fond 14a des alvéoles 14, et des raccordements 40 du taquet 33 sur les côtés du pied, qui sont conçus pour assurer un bon appui axial du taquet 33 contre le disque 12.

Les figures 6 et 7 illustrent les fuites de la liaison glissière dans cette zone. Ces fuites introduisent un biais dans le modèle du système d’air initial, et elles induisent une baisse du rendement du rotor et un écart de la température en sommet du disque.

La présente invention propose une solution à ce problème, qui est simple, efficace et économique.

Résumé de l’invention La présente invention a pour objet une roue de rotor pour une turbomachine d’aéronef, cette roue comportant :

- un disque ayant un axe principal et présentant des alvéoles à sa périphérie externe, les alvéoles s’étendant le long dudit axe et comportant chacune un fond et deux flancs latéraux,

- des aubes montées dans les alvéoles du disque, chacune de ces aubes comportant une pale reliée par une plateforme à un pied qui est configuré pour être monté par complémentarité de formes dans une des alvéoles, le pied de chacune des aubes comportant à son extrémité radialement interne un lobe dont une première extrémité axiale comprend une encoche circonférentielle et dont une seconde extrémité axiale, opposée à la première extrémité, comprend un taquet orienté radialement vers l’intérieur et configuré pour venir en appui axial sur une première face du disque, et

- un jonc annulaire fendu engagé dans les encoches des aubes et plaqué axialement contre une seconde face du disque, la seconde face étant opposée à la première face, caractérisée en ce que le lobe du pied de chacune des aubes comprend, entre lesdites première et seconde extrémités, un bulbe en saillie qui est orienté radialement vers l’intérieur et configuré pour être en appui radial surfacique sur le fond de l’alvéole correspondante.

Selon l’invention, bien que le taquet de chaque aube puisse fournir une étanchéité dans cette zone par appui axial sur le disque, le bulbe additionnel du pied de chaque aube est également configuré pour être en appui radial sur le fond de l’alvéole de réception du pied afin de fournir une étanchéité dans cette zone par cet appui radial. En fonctionnement, quelle que soit la position axiale de l’aube par rapport au disque, et même si le taquet n’est pas en appui axial sur le disque, le bulbe reste en appui radial sur le fond de l’alvéole ce qui maintient et garantit l’étanchéité dans cette zone. Dans la présente demande, on entend par « appui radial », le fait que deux éléments soient en appui radial l’un sur l’autre ou le fait que ces deux éléments soient ajustés l’un sur l’autre en direction radiale. On entend par « ajusté » ou « ajustement », l’absence de jeu en direction radiale entre ces éléments. En fonctionnement, les forces centrifuges sollicitent les aubes radialement vers l’extérieur qui peuvent ne plus être en appui radial sur les fonds des alvéoles mais être montées de manière ajustée sur ces fonds.

Dans la présente demande, on entend par « appui surfacique » ou « appui étanche », le fait pour un élément ou une surface d’être en appui sur un autre élément ou une autre surface avec au moins trois points de contact, cet appui étant apte à conférer une étanchéité entre ces éléments ou ces surfaces.

La roue selon l’invention peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison les unes avec les autres :

- ledit bulbe a en section transversale une forme complémentaire d’une section transversale d’une partie de l’alvéole dans laquelle il est situé.

- ledit bulbe a une position axiale Pbuibe sur ledit lobe, mesurée le long de l’axe et depuis la face du disque sur laquelle ledit taquet de l’aube est en appui, telle que : p la position axiale du bulbe sur le pied d’aube,

/c ia longueur axiale du pied d’aube,

(r// supérieur ou égal à 0,1 , de préférence supérieur ou égal à 0,7, et (p//c)2 inférieur ou égal à 0,9, et de préférence à inférieur ou égal à 0,3,

- ledit bulbe a une position axiale Pbuibe telle qu’il est plus proche de ladite première extrémité, que de ladite seconde extrémité,

- ledit bulbe a une longueur axiale Lbuibe telle que :

[MATH2]

0,1 X l Broch_di _S q _U e ^ L Bulbe 0<9 X l Broch_disque avec

LBroch-disque la longueur de brochage du disque qui est égale à la longueur maximale d’une alvéole,

- ledit bulbe a en section transversale une aire SBuibe telle que : avec

Stotaie_Disque= l’aire totale d’une section transversale d’une alvéole du disque, et Spaie_pied = l’aire d’une section transversale du pied en dehors du bulbe sans passer par le bulbe,

- ledit bulbe comprend deux faces radiales, respectivement amont et aval, qui sont reliées entre elles par une face incurvée convexe complémentaire du fond de l’alvéole,

- la face radiale aval du bulbe est reliée par une face inclinée à ladite encoche, et -- la pale de chaque aube comprend un talon. La présente invention concerne également une turbomachine, en particulier d’aéronef, comportant au moins une roue de rotor telle que décrite précédemment.

Brève description des figures

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels :

[Fig.1 ] la figure 1 est une vue schématique partielle en perspective d’une roue de rotor d’une turbomachine d’aéronef ;

[Fig.1a] la figure 1a est une vue à plus grande échelle d’une partie de la figure 1 ;

[Fig. 2] la figure 2 est une vue schématique partielle en perspective d’une aube de rotor ;

[Fig. 3] la figure 3 est une vue schématique partielle en perspective et en coupe axiale d’une roue de rotor, la coupe passant par le pied d’une aube ;

[Fig. 4] la figure 4 est une vue schématique partielle en perspective d’une roue de rotor, vue depuis un côté ici amont ;

[Fig. 5] la figure 5 est une vue schématique partielle en perspective d’une roue de rotor, vue depuis un côté ici aval ;

[Fig. 6] la figure 6 est une vue schématique partielle en perspective et en coupe d’une roue de rotor, et montre les sections de passage autour du fond d’une alvéole du disque ;

[Fig. 7] la figure 7 est une vue schématique partielle en perspective de la section de passage entre un taquet du pied d’une aube et le disque ;

[Fig. 8] la figure 8 est une vue schématique en perspective d’une aube pour une roue de rotor selon l’invention ;

[Fig. 9] la figure 9 est une vue schématique en perspective et en coupe axiale de la roue de rotor comportant l’aube de la figure 8 ;

[Fig. 10] la figure 10 est une vue à plus grande échelle d’une partie de la figure 9 ; [Fig. 11] la figure 11 est une vue schématique partielle en perspective d’un disque et montre l’aire d’une section transversale d’une de ses alvéoles ;

[Fig. 12] la figure 12 est une vue schématique partielle en perspective d’un disque et montre les aires de sections transversales du pied d’une aube logé dans une des alvéoles du disque; et [Fig. 13] la figure 13 est une vue schématique partielle en perspective d’une roue de rotor et montre une ligne de fuite entre le pied d’une aube et une alvéole du disque.

Description détaillée de l'invention

Les figures 1 à 7 ont été décrites dans ce qui précède et permettent d’illustrer le contexte de l’invention dont un mode de réalisation est illustré aux figures 8 à 13. L’invention concerne une roue de rotor 10 qui est partiellement représentée aux figures 11 et 13. Cette roue 10 comprend un disque 12 qui, comme dans la figure 1 , a un axe principal A (non visible) représentant l’axe de rotation de la roue.

Le disque 12 comprend des alvéoles 14 à sa périphérie externe. Les alvéoles 14 s’étendent le long de l’axe A et sont séparées les unes des autres par des dents 16. Les alvéoles 14 sont en général formées par brochage ou éléctroérosion (EDM) et ont une forme générale en queue d’aronde ou en sapin (à un ou plusieurs lobes). Chacune des alvéoles 14 comporte un fond 14a situé entre deux flancs latéraux 14b.

Chacune des dents 16 du disque comporte à son extrémité radialement externe un sommet 18.

La roue de rotor 10 comprend également des aubes 22 qui sont montées dans les alvéoles 14 du disque 12. Chaque aube 22 comporte une pale 24 reliée par une plateforme 26 à un pied 28 qui est configuré pour être monté par complémentarité de formes dans une des alvéoles 14. Chaque aube 22 peut en outre comprend un talon. Le pied 28 de chaque aube 22 comporte à son extrémité radialement interne un lobe 30 dont une première extrémité axiale, ici aval, comprend une encoche 32 circonférentielle et dont une seconde extrémité axiale, ici amont, comprend un taquet 33 ou crochet orienté radialement vers l’intérieur (cf. figure 8).

La roue de rotor 10 comprend en outre un jonc annulaire 34 fendu engagé dans les encoches 32 des aubes et plaqué axialement contre le disque 12, et en particulier contre une face aval 12a du disque 12.

Lorsque le jonc 34 est engagé dans les encoches 32 des aubes, ces aubes 22 sont destinées à prendre appui par leurs propres taquets 33 sur une face amont 12b du disque 12. Le jonc 34 prend appui axialement sur une face 12a du disque 12 et les taquets 33 sont en appui axial sur la face 12b opposée du disque. En théorie, cet appui axial est assuré par le montage du jonc 34.

Chacune des aubes 22 est montée sur la périphérie externe du disque 12 par une liaison « glissière ». Une fois montées, les aubes 22 doivent être maintenues axialement sur le disque 12 et le jonc 34 assure cette immobilisation. Il est en outre important d’assurer une étanchéité de cette liaison en particulier pour éviter que des gaz de la veine du rotor s’écoulent à travers cette liaison.

Selon l’invention, cette étanchéité est assurée même si l’aube 22 se déplace axialement en fonctionnement en fonction des jeux de montage, c’est-à-dire quelle que soit la position axiale de l’aube 22 dans l’alvéole 14 correspondante. Ceci est rendu possible par le fait que le lobe 30 du pied 28 de chacune des aubes 22 comprend, entre l’encoche 32 et le taquet 33, un bulbe 42 en saillie qui est orienté radialement vers l’intérieur et configuré pour être en appui radial étanche ou ajusté en direction radiale sur le fond 14a de l’alvéole 14 correspondante.

Comme cela est visible aux figures 8 et 9 notamment, le bulbe 42 a de préférence en section transversale une forme complémentaire d’une section transversale d’une partie de l’alvéole 14 dans laquelle il est situé.

Dans l’exemple représenté, le bulbe 42 comprend une face radiale amont 42a et une face radiale aval 42b. Ces faces 42a, 42b sont reliées entre elles par une surface incurvée concave 42c complémentaire du fond 14a de l’alvéole 14 et en appui radial ou ajusté sur ce fond 14.

La face aval 42b est reliée à l’encoche 32 par une face 42d qui est ici inclinée dans l’exemple représenté. De cette façon, la face 42d permet notamment de faciliter l’usinage du bulbe 42.

La figure 10 illustre la position axiale du bulbe 42 sur le pied 26 ou le lobe 30, mesurée le long de l’axe A et depuis la face 12b du disque 12 sur laquelle le taquet 33 ou crochet de l’aube est en appui. La position axiale Pbuibe est telle que : p la position axiale du bulbe sur le pied d’aube (mesurée le long de l’axe A), k \a longueur axiale du pied d’aube (mesurée le long de l’axe A),

(r// peut être supérieur ou égal à 0,1 ou à 0,7, et (p//c)2 peut être inférieur ou égal à 0,9 ou à 0,3.

Les paramètres (p/Ar) 1 et (p//c)2 indiquent notamment une plage de valeurs (sans unité de mesure) pour une position axiale du bulbe Pbuibe. La plage de valeurs des paramètre (p//c)i et (p//c)2 peut correspondre à la position axiale du bulbe par rapport à la longueur axiale du pied d’aube. Cette plage de valeurs peut être comprise entre de 0,1 à 0,9. Avantageusement, la position axiale Pbuibe est comprise entre 0,1 à 0,3 et/ou entre 0,7 et 0,9. Ceci permet de faciliter l’usinage du bulbe 42, par exemple par une meule, qui n’interfère pas avec le taquet 33. De cette façon, l’usinage du bulbe est plus précis et permet de renforcer de manière significative l’étanchéité du bulbe sur le fond de l’alvéole. A titre d’exemple, la figure 9 illustre le bulbe 42 présente une position axiale comprise entre 0,7 et 0,9. Dans l’exemple représenté, le bulbe 42 a une position axiale Pbuibe telle qu’il est plus proche de ladite première extrémité du pied comportant l’encoche 32, que de ladite seconde extrémité du pied comportant le taquet 33 ou crochet.

Le bulbe 42 a une longueur axiale Lbuibe telle que :

[MATH2]

0,1 X L _Br0 ch_disque ^ L Bulbe 9,9 X L _Br0 ch_disque avec

LBroch-disque la longueur de brochage du disque qui est égale à la longueur maximale d’une alvéole 14.

A titre d’exemple, les figures 11 et 12 montrent que le bulbe 42 a en section transversale une forme complémentaire avec une forme en section transversale de l’alvéole 14 dans lequel est situé ce bulbe 42. Dans ce cas, l’air du bulbe SBuibe peut être défini telle que :

[MATH4]

S Bulbe — ( totale _Disque ~ $ p _a le_Pied ) avec

Stotaie_Disque= l’aire totale d’une section transversale d’une alvéole du disque (figure 11), et

Spaie_pied = l’aire d’une section transversale du pied en dehors du bulbe sans passer par le bulbe (figure 12).

De préférence, le bulbe 42 situé dans l’alvéole 14 peut ne pas avoir de forme exactement complémentaire en section transversale.

L’aire du bulbe SBuibe peut être défini telle que :

[MA

0,01 avec

Stotaie_Disque= l’aire totale d’une section transversale d’une alvéole du disque (figure 11), et Sp _a ie_pied = l’aire d’une section transversale du pied en dehors du bulbe sans passer par le bulbe.

L’étanchéité ainsi obtenue est dite radiale car elle n’est plus matérialisée par un appui plan du taquet ou crochet sur le disque. La fabrication d’une aube telle que décrite ci-dessus peut être réalisée comme suit :

• l’usinage du pied de l’aube est réalisé par une rectification classique,

• le bulbe est réalisé avec un moyen classique de rectification mais par rapport au reste du pied avec une meule de forme différente et un parcours d’outil différent en raison de l’interférence des formes dans l’axe de brochage, · l’usinage des alvéoles du disque est obtenu par brochage ou par découpe EDM fil.