Domaine Technique

[0001] Le présent exposé concerne le domaine des éléments à aubages, et trouve notamment une application particulière pour des roues aubagées, notamment dans le cadre d’un rotor de turbomachine.

Technique antérieure

[0002] Le présent exposé concernes notamment les roues aubagées ou disques aubagés, employés notamment dans turbomachines, par exemple les turboréacteurs. Les roues aubagées sont en effet des éléments soumis à des phénomènes vibratoires pouvant avoir un impact significatif sur le fonctionnement d’un système. On distingue deux types de phénomènes ; les phénomènes synchrones et les phénomènes asynchrones.

[0003] Les phénomènes synchrones résultent d’une interaction entre le rotor et le stator d’un système. La géométrie des éléments du stator crée un sillage excitateur sur les pièces en rotation. La fréquence de vibration est alors un multiple entier de la vitesse de rotation.

[0004] Les phénomènes asynchrones correspondent à une excitation purement aérodynamique : la fréquence est indépendante de la vitesse de rotation. Ce dernier peut être particulièrement destructeur pour les aubages s’il est auto induit, par exemple dans le cas du flottement.

[0005] Afin de limiter les phénomènes asynchrones résultant du flottement, il est connu de réaliser un désaccordage volontaire (ou « detuning » selon l’appellation usuelle en langue anglaise) qui consiste à former des groupes de pales ayant des propriétés vibratoires distinctes, par exemple des raideurs ou des masses distinctes, ce qui vient limiter la transmission d’énergie entre les différentes pales et ainsi limiter le risque de flottement auto-induit.

[0006] Cependant, les solutions usuelles de désaccordage volontaires ont un impact pouvant être fortement négatif sur le rendement aérodynamique, ce qui n’est pas satisfaisant. Par ailleurs, on peut observer dans certains cas une augmentation des phénomènes synchrones, ce qui n’est donc naturellement pas satisfaisant.

[0007] Le présent exposé vise ainsi à répondre au moins partiellement à ces problématiques.

Exposé de l’invention

[0008] A cet effet, le présent exposé concerne un rotor de turbomachine comprenant un corps s’étendant autour d’un axe central, le corps présentant une surface externe depuis laquelle s’étendent une pluralité d’aubes, chacune desdites aubes présentant un pied d’aube et une tête d’aube, définissant une extrémité radiale interne et une extrémité radiale externe de l’aube par rapport à l’axe central, lesdites aubes présentant une même hauteur d’aube mesurée radialement par rapport à l’axe central, caractérisé en ce que chacune des aubes est reliée au corps par son pied d’aube via un raccordement présentant une hauteur de raccordement non nulle, de sorte que pour l’ensemble desdites aubes, la hauteur de raccordement de deux aubes successives soit distincte.

[0009] Selon un exemple, pour chaque aube, le raccordement présente une hauteur de raccordement comprise entre 2% et 13% de la hauteur d’aube.

[0010] Selon un exemple, la différence entre les hauteurs de raccordement des raccordements de deux aubes successives est comprise entre 1% et 5% de la hauteur d’aube.

[0011] Selon un exemple, la différence entre les hauteurs de raccordement des raccordements de deux aubes successives est comprise entre 2% et 3% de la hauteur d’aube

[0012] Selon un exemple, la hauteur de raccordement des aubes au corps varie selon un profil sinusoïdal.

[0013] Selon un exemple, la hauteur de raccordement des aubes au corps varie selon un profil en triangle.

[0014] Selon un exemple, le corps est un corps annulaire présentant un évidement central. [0015] Selon un exemple, pour chaque aube, le raccordement entre le corps et le pied d’aube est réalisée avec un arrondi présentant une section de portion de cercle.

[0016] Selon un exemple, pour chaque aube, le raccordement entre le corps et le pied d’aube est réalisée de manière à présenter un rayon de courbure variable.

[0017] Selon un exemple, le corps et les aubes forment un disque aubagé monobloc.

[0018] Le présent exposé concerne également une turbomachine comprenant un rotor de turbomachine tel que défini précédemment.

Brève description des dessins

[0019] L’invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description détaillée faite ci-après de différents modes de réalisation de l’invention donnés à titre d’exemples non limitatifs.

[0020] [Fig. 1] La figure 1 est une vue d’un disque aubagé monobloc selon un exemple d’application de l’invention.

[0021] [Fig. 2] La figure 2 est une autre vue d’un disque aubagé monobloc selon un exemple d’application de l’invention.

[0022] [Fig. 3] La figure 3 est un graphe représentant un exemple d’évolution du rayon de courbure minimum d’un ensemble selon un aspect de l’invention.

[0023] [Fig. 4] La figure 4 est un graphe représentant un autre exemple d’évolution du rayon de courbure minimum d’un ensemble selon un aspect de l’invention.

[0024] [Fig. 5] La figure 5 représente schématiquement la définition de le la hauteur de raccordement.

[0025] Sur l’ensemble des figures, les éléments en commun sont repérés par des références numériques identiques.

Description des modes de réalisation

[0026] Les figures 1 et 2 sont deux vues d’un ensemble 1 selon un aspect de l’invention, qui est ici représenté sous la forme d’un disque aubagé monobloc 1. Le disque aubagé monobloc 1 tel que représenté est un exemple d’application de l’invention, notamment dans le cadre d’un rotor de turbomachine. Comme on le comprendra à la lecture de la description, l’invention peut s’appliquer plus généralement à un composant comprenant un corps présentant une pluralité d’aubes, et étant soumis à des phénomènes vibratoires. Le disque aubagé monobloc 1 comprend 10 et une pluralité d’aubes 20.

[0027] Le corps 10 tel que présenté est un corps annulaire s’étendant autour d’un axe central X-X définissant une direction longitudinale. Le corps 10 tel que présenté comprend une face interne 12 s’étendant à un diamètre interne par rapport à l’axe longitudinal, et une face externe 14 s’étendant à un diamètre externe par rapport à l’axe central X-X.

[0028] Les aubes 20 s’étendent radialement par rapport à l’axe central X-X, depuis la face externe 14 du corps 10.

[0029] On définit pour chaque aube 20 un pied d’aube 22 et une tête d’aube 24, qui définissent respectivement l’extrémité radiale interne et l’extrémité radiale externe de l’aube 20 par rapport à l’axe central X-X. Les aubes 20 présentent typiquement un même rayon externe par rapport à l’axe central X-X, en particulier dans le cas d’une application pour un élément tournant, le rayon externe étant la distance entre l’axe central X-X et la tête d’aube 24.

[0030] La liaison entre les aubes 20 et le corps 10 présente un raccordement 30, de manière à éviter les angles vifs qui génèrent des concentrations de contraintes.

[0031] De manière conventionnelle, les aubes 20 et les raccordements 30 sont identiques sur toute la périphérie externe du corps 10.

[0032] Le présent exposé propose cependant une approche distincte, et propose de faire varier la géométrie du raccordement 30 liant les aubes 20 au corps 10

[0033] On définit pour chaque raccordement 30 une hauteur de raccordement. La hauteur de raccordement correspond à la distance mesurée selon la direction radiale, entre l’extrémité radiale externe du raccordement et sa projection selon la direction radiale sur la veine interne. La figure 5 schématise un exemple de définition de hauteur de raccordement H par rapport à un raccordement 30 et sa projection 30P. [0034] On voit notamment sur la figure 2 que pour chaque aube 20, la hauteur de raccordement correspondant au raccordement 30 considéré évolue selon la position angulaire de l’aube 20 associée par rapport à l’axe central X-X. La hauteur de raccordement correspond à la hauteur du raccordement 30 considéré mesurée selon la direction radiale par rapport à l’axe central X-X. Plus précisément, la hauteur de raccordement des raccordements 30 liant les pieds des aubes 20 n’est pas constante sur toute la périphérie du corps 10.

[0035] Selon un exemple, cette variation de la hauteur de raccordement est réalisée en faisant varier le rayon de courbure minimum des raccordements 30 liant les pieds des aubes 20.

[0036] Afin de faire varier la hauteur de raccordement, les raccordements 30 peuvent présenter différentes formes. Ils présentent typiquement une hauteur de accordement variable ou constante, ou le cas échéant un rayon de courbure variable ou constant, ou pouvant par exemple présenter une ou plusieurs portions avec une hauteur de accordement variable, ou le cas échéant un rayon de courbure variable, et une ou plusieurs portions avec une hauteur de accordement variable ou constante, ou le cas échéant un rayon de courbure constant.

[0037] Selon un exemple, les raccordements 30 forment des arrondis présentant une section de portion de cercle, le rayon de courbure minimum est alors égal au rayon de l’arrondi, et la hauteur de raccordement est alors typiquement égale au rayon de l’arrondi.

[0038] Les figures 3 et 4 illustrent deux exemples d’évolution de la hauteur de raccordement via l’évolution du rayon de courbure minimum pour les différentes aubes 20, la valeur du rayon de courbure minimum étant ici mesurée par rapport à la hauteur H des aubes 20, c’est-à-dire la distance maximale entre le pied d’aube 22 et la tête d’aube 24 pour une aube 20 considérée, les aubes 20 ayant typiquement une hauteur identique.

[0039] Les variations de l’évolution de la hauteur de raccordement pour les différentes aubes 20 forment des motifs indiqués sur les figures 3 et 4 que l’on qualifie de motifs de désaccordage.

[0040] On peut ici définir différents motifs de désaccordage. [0041] Dans l’exemple illustré sur la figure 3, les raccordements 30 forment un motif sinusoïdal. Dans l’exemple illustré sur la figure 4, les raccordements 30 forment un motif en triangle. On comprend que les motifs sont adaptés notamment en fonction du nombre d’aubes 20 et du nombre de valeurs distinctes qui sont retenues pour le motif de désaccordage considéré. On comprend également que ces exemples de motifs ne sont pas limitatifs.

[0042] Comme on le voit sur ces figures, les hauteurs de raccordement, ou typiquement les rayons de courbure minimums pour les différents raccordements 30 présentent typiquement une valeur comprise entre 2% et 13% de la hauteur H, ou encore entre 5% et 13% de la hauteur H.

[0043] Les hauteurs de raccordement, ou le cas échéant les rayons de courbure minimums des différents raccordements 30 sont typiquement réalisés de manière que pour deux aubes 20 successives, la différence entre les hauteurs de raccordement, ou le cas échéant les rayons de courbure minimums de leurs raccordements 30 respectifs soit comprise entre 1% et 5% de H, ou par exemple entre 2% et 3% de H. Les raccordements 30 de deux aubes 20 successives ne sont donc jamais égaux.

[0044] Comme on le voit sur les figures, on définit pour chaque motif de raccordement plusieurs valeurs de hauteur de raccordement minimale ou le cas échéant de rayon de courbure minimum. Dans les exemples représentés, on distingue 4 valeurs de hauteur de raccordement minimale, ou plus précisément de rayon de courbure minimum. On comprend que le nombre de valeurs peut varier, et est typiquement supérieur à 2.

[0045] Il a été observé qu’une telle variation des hauteurs de raccordement minimale ou le cas échéant des rayons de courbure minimums des différents raccordements 30 permet de réduire de l’ordre de 10% à 30% les niveaux de réponses synchrones. L’impact en termes de débit et de rendement pour l’ensemble est par ailleurs minime voire négligeable, et la mise en oeuvre de tels motifs de désaccordage n’impacte donc pas l’opérabilité de l’ensemble.

[0046] Le présent exposé permet ainsi de réaliser un désaccordage en modifiant la géométrie des raccordements 30 entre les aubes 20 et le corps 10. La variation des hauteurs de raccordement ou le cas échéant des rayons de courbure minimums des différents raccordements 30 telle que proposée permet d’avoir un écart fréquentiel entre les pales adjacentes suffisamment constant pour assurer la stabilité vibratoire asynchrone tout en gagnant en robustesse pour les réponses synchrones. [0047] L’invention telle que proposée peut par exemple s’appliquer à un composant de turbomachine tel qu’un disque aubagé monobloc, ou plus généralement à tout composant comprenant un corps présentant une pluralité d’aubes, et étant soumis à des phénomènes vibratoires.

[0048] L’invention peut notamment s’appliquer pour un composant de turbomachine formant un rotor de turbomachine, mobile en rotation selon l’axe central X-X par rapport à un stator de la turbomachine.

[0049] Bien que la présente invention ait été décrite en se référant à des exemples de réalisation spécifiques, il est évident que des modifications et des changements peuvent être effectués sur ces exemples sans sortir de la portée générale de l'invention telle que définie par les revendications. En particulier, des caractéristiques individuelles des différents modes de réalisation illustrés/mentionnés peuvent être combinées dans des modes de réalisation additionnels. Par conséquent, la description et les dessins doivent être considérés dans un sens illustratif plutôt que restrictif. [0050] Il est également évident que toutes les caractéristiques décrites en référence à un procédé sont transposables, seules ou en combinaison, à un dispositif, et inversement, toutes les caractéristiques décrites en référence à un dispositif sont transposables, seules ou en combinaison, à un procédé.