FR3033179A1 - Assemblage d'une plateforme rapportee d'aube de soufflante sur un disque de soufflante - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un assemblage d'une plateforme rapportée d'aube de soufflante sur un disque de soufflante de turbomachine aéronautique, l'assemblage comprenant : un disque de soufflante (22) comprenant au moins une dent (25) ayant une face amont (33a) ; au moins une plateforme (30) montée sur la dent du disque de soufflante ; et une virole (21) montée à l'amont sur le disque de soufflante, la plateforme comprenant à une extrémité amont une marche (33) ayant une partie radiale (33a) se prolongeant par une partie axiale (33b) conférant à la marche une section longitudinale sensiblement en forme de L, la partie axiale étant destinée à assurer une rétention radiale de la plateforme sur la dent du disque, la partie radiale s'étendant le long de la face amont de la dent du disque et comprenant une ouverture (34) destinée à être axialement traversée par un élément de fixation (21a) assurant le montage de la virole sur le disque de soufflante.
Description
1 Arrière-plan de l'invention La présente invention se rapporte au domaine général des turbomachines aéronautiques, et plus précisément au domaine des 5 plateformes rapportées d'aubes de la soufflante d'une turbomachine aéronautique. Dans une turbomachine, les plateformes rapportées d'aubes de la soufflante doivent assurer plusieurs fonctions. D'un point de vue aérodynamique, ces plateformes ont pour fonction première de définir la 10 veine d'écoulement de l'air. En outre, elles doivent aussi être capables de résister à des efforts importants sans se déformer et en restant solidaires du disque qui les porte. Afin de satisfaire ces différentes exigences, certaines configurations ont été proposées dans lesquelles les plateformes 15 possèdent une première partie permettant de définir la veine d'écoulement de l'air et d'assurer la rétention de la plateforme lorsque le moteur est en rotation, et une deuxième partie permettant de limiter les déformations de la première partie sous les effets des efforts centrifuges et de maintenir la plateforme en position lorsque le moteur est à l'arrêt.
20 Dans les solutions existantes, la plateforme peut prendre la forme d'un caisson avec une paroi de veine bidimensionnelle retenue à l'aval par un tambour et à l'amont par une virole, la rétention amont par la virole étant réalisée au-dessus de la dent du disque de soufflante (une bride de la virole venant bloquer axialement et radialement la plateforme 25 à l'amont). Une telle rétention amont effectuée au-dessus de la dent du disque avec une virole présente l'inconvénient d'imposer un rapport de moyeu élevé, le rapport de moyeu étant le rapport du rayon pris entre l'axe de rotation et le point du bord d'attaque de l'aube affleurant en 30 surface de la plateforme, sur le rayon pris entre l'axe de rotation et le point du bord d'attaque le plus externe. Afin d'optimiser les performances de la soufflante, et plus généralement de la turbomachine, il est souhaitable de disposer d'un assemblage d'une plateforme rapportée d'aube de soufflante sur un 35 disque de soufflante qui présente un rapport de moyeu le plus faible possible.
3033179 2 Objet et résumé de l'invention La présente invention a donc pour but principal de réduire le rapport de moyeu en proposant un assemblage d'une plateforme 5 rapportée d'aube de soufflante sur un disque de soufflante de turbomachine aéronautique, l'assemblage comprenant : un disque de soufflante comprenant au moins une dent ayant une face amont ; au moins une plateforme montée sur la dent du disque de 10 soufflante ; et une virole montée à l'amont sur le disque de soufflante. Conformément à l'invention, la plateforme comprend à une extrémité amont une marche ayant une partie radiale se prolongeant par une partie axiale conférant à la marche une section longitudinale 15 sensiblement en forme de L, la partie axiale étant destinée à assurer une rétention radiale de la plateforme sur la dent du disque, la partie radiale s'étendant le long de la face amont de la dent du disque et comprenant une ouverture destinée à être axialement traversée par un élément de fixation assurant le montage de la virole sur le disque de soufflante.
20 Cet assemblage, applicable à tout type de plateforme rapportée pour soufflante de turbomachine aéronautique (par exemple une plateforme à caisson ou non) permet de réduire le rapport de moyeu en assurant la rétention radiale de la plateforme en amont de la dent du disque de soufflante (ou en d'autres termes, devant la dent du disque). En 25 effet, la marche de la plateforme, dont la partie radiale longe la face amont de la dent du disque, présente ensuite une partie axiale qui a pour rôle d'assurer la rétention radiale de la plateforme. Ce montage est notamment possible parce que la marche de la plateforme présente une ouverture qui permet la fixation de la virole sur le 30 disque, cette fixation étant effectuée sans l'intermédiaire de la plateforme. On évite ainsi d'imposer des contraintes supplémentaires à la plateforme ou de la pincer entre la virole et le disque. En outre, aucun élément rapporté supplémentaire n'est nécessaire pour assurer la rétention radiale de la plateforme sur la dent à 35 l'amont, puisque c'est la partie axiale de la marche de la plateforme qui permet cette rétention. Cet assemblage permet donc un gain de masse de 3 03 3 1 79 3 l'ensemble ainsi qu'une plus grande facilité de montage en réduisant le nombre d'étapes de montage et de pièces rapportées. De préférence, la partie axiale de la marche de la plateforme est dirigée vers l'amont en étant située radialement à l'intérieur par rapport à la virole de sorte que la rétention radiale de la plateforme est assurée par la virole. En variante, la partie axiale de la marche de la plateforme est dirigée vers l'aval en étant située radialement à l'intérieur par rapport au disque de soufflante de sorte que la rétention radiale de la plateforme est assurée par le disque de soufflante. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'ouverture est une encoche pratiquée dans la partie radiale de la marche se prolongeant sur sa partie axiale et débouchant à une extrémité de celle-ci. Cette configuration permet de laisser un degré de liberté notamment radial et/ou tangentiel à la plateforme. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, l'ouverture est un trou pratiqué dans la partie radiale de la marche. Cette configuration permet, contrairement à celle comprenant une encoche, de réduire les mouvements possibles de la plateforme une fois que la virole est fixée sur le disque. L'invention vise aussi une soufflante de turbomachine aéronautique comprenant un assemblage d'une plateforme d'aube de soufflante sur un disque de soufflante tel que celui décrit précédemment, dans lequel le disque de soufflante présente au moins deux dents délimitant entre elles une rainure ; et au moins une aube munie d'un pied monté dans la rainure du disque. Brève description des dessins D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent des exemples de réalisation dépourvus de tout caractère limitatif. Sur les figures : - la figure 1 est une vue schématique en coupe d'une turbomachine selon l'invention, - la figure 2 est une vue schématique selon la direction II de la soufflante de la figure 1, 3 0 3 3 1 7 9 4 - la figure 3 est une vue en perspective de la partie amont d'une plateforme faisant partie d'un assemblage selon un mode de réalisation de l'invention, - les figures 4A et 4B sont des vues en coupe longitudinale selon 5 le plan IV de la figure 3 d'un assemblage d'une plateforme sur un disque de soufflante, - les figures 5A et 5B sont des vues en coupe longitudinale selon le plan V de la figure 3 d'un assemblage d'une plateforme sur un disque de soufflante, 10 - la figure 6 est une vue agrandie d'une coupe longitudinale d'un assemblage d'une plateforme sur un disque de soufflante selon un autre mode de réalisation de l'invention, et - la figure 7 est une vue en perspective d'une plateforme selon encore un autre mode de réalisation de l'invention.
15 Description détaillée de l'invention Dans le présent exposé, les termes « longitudinal », « transversal », « inférieur », « supérieur » et leurs dérivés sont définis par rapport à la direction principale de la plateforme considérée ; les 20 termes « transversal », « radial », « tangentiel », « intérieur », « extérieur » et leurs dérivés sont quant à eux définis par rapport à l'axe principal de la turbomachine ; enfin, les termes « amont » et « aval » sont définis par rapport au sens d'écoulement du fluide traversant la turbomachine. Aussi, sauf indication contraire, les mêmes signes de 25 référence sur différentes figures désignent les mêmes caractéristiques. La figure 1 montre une vue schématique en coupe longitudinale d'un turboréacteur à double flux 1 centré sur l'axe A-A selon l'invention. Il comporte, d'amont en aval : une soufflante 2, un compresseur basse pression 3, un compresseur haute pression 4, une chambre de combustion 30 5, une turbine haute pression 6, et une turbine basse pression 7. La figure 2 montre une vue schématique de la soufflante 2 de la figure 1 selon la direction II. La soufflante 2, objet de la présente invention, comprend un disque de soufflante 22 dans lequel une pluralité de rainures 24 sont pratiquées au niveau de sa périphérie extérieure. Ces 35 rainures 24 sont rectilignes et s'étendent axialement d'amont en aval tout le long du disque 22. Elles sont en outre régulièrement réparties tout 3033179 5 autour de l'axe A-A du disque 22. De cette manière, chaque rainure 24 définit avec sa voisine une dent 25 qui s'étend également axialement d'amont en aval tout le long du disque 22. De façon équivalente, une rainure 24 est délimitée entre deux dents 25 voisines.
5 La soufflante 2 comprend en outre une pluralité d'aubes 26 de profil curviligne (seules quatre aubes 26 ont été représentées sur la figure 2). Chaque aube 26 possède un pied 26a qui est monté dans une rainure 24 respective du disque de soufflante 22. A cette fin, le pied 26a d'une aube 26 peut posséder une forme en sapin ou en queue d'aronde adaptée 10 à la géométrie des rainures 24. Enfin, la soufflante 2 comprend une pluralité de plateformes 30 rapportées, chaque plateforme 30 étant montée dans l'intervalle entre deux aubes de soufflante 26 voisines, au voisinage des pieds 26a de celles-ci, afin de délimiter, du côté intérieur, une veine annulaire d'entrée 15 d'air dans la soufflante 2, la veine étant délimitée du côté extérieur par un carter de soufflante. Les figures 1 et 2 montrent également un rayon interne RI et un rayon externe RE. Le rayon interne RI correspond au rayon pris entre l'axe de rotation A-A et le point du bord d'attaque d'une aube 26 affleurant en 20 surface d'une plateforme 30. Le rayon externe RE correspond quant à lui au rayon pris entre l'axe de rotation A-A et le point du bord d'attaque d'une aube 26 le plus externe. Ces deux rayons RI, RE sont ceux utilisés dans le calcul du rapport de moyeu RI/RE que l'assemblage selon l'invention se propose de diminuer (en réduisant notamment le rayon 25 interne RI). En d'autres termes, la diminution du rapport de moyeu, en agissant notamment sur le rayon interne RI, revient à rapprocher la veine aérodynamique d'entrée d'air au plus près du disque de soufflante. Une plateforme 30 destinée à être utilisé dans un assemblage selon un mode de réalisation de l'invention est représentée en perspective 30 sur la figure 3 au niveau de sa partie amont. La plateforme 30 prend la forme d'un caisson avec une paroi de veine 31, formant la face supérieure ou extérieure de la plateforme 30 et ayant un profil incliné, et une paroi de fond 32 (figures 4A, 5A) qui permet à la plateforme 30 de reposer sur la dent 25 du disque 22 quand la turbomachine est à l'arrêt.
35 Une marche 33 ayant une section longitudinale sensiblement en forme de L est également présente à l'extrémité amont de la plateforme 303 3 1 7 9 6 30. La marche 33 comprend une partie radiale 33a se prolongeant par une partie axiale 33b destinée à assurer une rétention radiale de la plateforme 30 sur la dent du disque 22. En outre, la marche 33 comprend une ouverture prenant ici la forme d'une encoche 34 pratiquée dans la partie 5 radiale 33a et se prolongeant sur la partie axiale 33b en débouchant à une extrémité de celle-ci. En variante, l'ouverture peut prendre la forme d'un trou 34" pratiqué dans la marche 33 de la plateforme 30" (figure 7), selon que l'on désire laisser un degré de liberté radial et tangentiel à la plateforme, ou non.
10 Un assemblage mettant en oeuvre la plateforme 30 présentée précédemment en référence à la figure 3 va maintenant être décrit en référence aux figures 4A, 4B, 5A et 5B. Ces figures illustrent de façon plus détaillée une soufflante 2 comprenant un assemblage selon un mode de réalisation de l'invention.
15 Les figures 4A et 4B montrent une vue en coupe longitudinale de la soufflante 2 selon le plan IV de la figure 3 au niveau d'une partie pleine de la marche 33 de la plateforme 30; alors que les figures 5A et 513 montrent une vue en coupe longitudinale de la soufflante 2 selon le plan V de la figure 3 au niveau de l'encoche 34 de la plateforme 30.
20 Sur la figure 4A on peut voir notamment une soufflante 2 comprenant : une virole amont 21, le disque de soufflante 22, un tambour aval 23 (aussi appelé tambour « booster ») muni d'une bride de retenue 23a destinée à coopérer avec une marche d'assemblage 31a de la plateforme 30 à l'aval, ainsi qu'un cône d'entrée 27 ayant pour fonction de 25 dévier le flux d'air entrant dans la turbomachine vers les aubes 26 de la soufflante. Le tambour aval 23 est fixé sur le disque de soufflante 22 par le biais de fixations 23b. La virole est fixée sur le disque de soufflante 22 par le biais de fixations 21a (visibles sur les figures 5A et 5B) qui traversent 30 l'encoche 34 de la plateforme 30, et le cône d'entrée 27 est quant à lui fixé sur la virole 21 par le biais de fixations 27a (visibles sur les figures 4A et 4B). Le disque de soufflante 22 est accouplé avec l'arbre d'entrainement de la turbine basse pression 7 de la turbomachine, de 35 sorte qu'en fonctionnement, la virole amont 21, le disque de soufflante 22, les aubes 26, le cône d'entrée 27, et le tambour aval 23 sont entraînés 303 3 1 7 9 7 solidairement en rotation par la turbine basse pression 7. Les plateformes 30, montées entre la virole amont 21 et le tambour aval 23, et bloquées axialement par ces deux éléments, sont ainsi également entraînées solidairement en rotation.
5 Sur la vue agrandie de la figure 4B, on peut voir que la partie radiale 33a de la marche 33 de la plateforme 30 longe une face amont 22a de la dent 25 du disque 22, et est prolongée par la partie axiale 33h qui est dirigée vers l'amont et située à l'intérieur par rapport à la virole 21. Dans cette configuration, la rétention radiale de la plateforme 30 sur la 10 dent 25 du disque 22 est assurée à l'amont par la virole 21. En variante, comme cela est visible sur la plateforme 30' de la figure 6, la partie axiale 33b' de la marche 33' peut être dirigée vers l'aval et située à l'intérieur par rapport au disque 22. De cette façon, la plateforme 30' prend une partie du disque 22 en étau. Dans cette 15 configuration, la rétention radiale de la plateforme 30' sur la dent 25 du disque 22 est assurée à l'amont par le disque 22 lui-même. Ainsi, la rétention radiale des plateformes 30, 30', 30" à l'amont peut être réalisée devant le disque 22 par la virole 21 ou par le disque 22 lui-même. Cela permet de réduire le rayon interne RI par rapport à une 20 plateforme dont la rétention à l'amont est effectuée au-dessus de la dent du disque, et donc de réduire le rapport de moyeu RI/RE de la soufflante 2 selon l'invention. Il est à noter que l'invention ne se le limite pas seulement aux plateformes rapportées comprenant un caisson et peut concerner en 25 particulier les plateformes sans caisson, et que d'autres combinaisons des caractéristiques de la présente invention sont possibles.
Claims (6)
- REVENDICATIONS1. Assemblage d'une plateforme rapportée d'aube de soufflante sur un disque de soufflante de turbomachine aéronautique, l'assemblage 5 comprenant : un disque de soufflante (22) comprenant au moins une dent (25) ayant une face amont (33a) ; au moins une plateforme (30 ; 30'; 30") montée sur la dent du disque de soufflante ; et 10 une virole (21) montée à l'amont sur le disque de soufflante, caractérisé en ce que la plateforme comprend à une extrémité amont une marche (33) ayant une partie radiale (33a) se prolongeant par une partie axiale (33b) conférant à la marche une section longitudinale sensiblement en forme de L, la partie axiale étant destinée à assurer une rétention 15 radiale de la plateforme sur la dent du disque, la partie radiale s'étendant le long de la face amont de la dent du disque et comprenant une ouverture (34; 34") destinée à être axialement traversée par un élément de fixation (21a) assurant le montage de la virole sur le disque de soufflante. 20
- 2. Assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie axiale (33b) de la marche (33) de la plateforme (30 ; 30") est dirigée vers l'amont en étant située radialement à l'intérieur par rapport à la virole (21) de sorte que la rétention radiale de la plateforme est 25 assurée par la virole.
- 3. Assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie axiale (33b) de la marche (33) de la plateforme (30') est dirigée vers l'aval en étant située radialement à l'intérieur par rapport au disque 30 de soufflante (22) de sorte que la rétention radiale de la plateforme est assurée par le disque de soufflante.
- 4. Assemblage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'ouverture (34) est une encoche pratiquée dans la 35 partie radiale (33a) de la marche (33) se prolongeant sur sa partie axiale (33b) et débouchant à une extrémité de celle-ci. 303 3 1 7 9 9
- 5. Assemblage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l'ouverture (34") est un trou pratiqué dans la partie radiale (33a) de la marche (33).
- 6. Soufflante (2) de turbomachine aéronautique comprenant : un assemblage d'une plateforme sur un disque de soufflante selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 dans lequel le disque de soufflante (22) présente au moins deux dents (25) délimitant entre elles une rainure (24) ; et au moins une aube (26) munie d'un pied (26a) monté dans la rainure du disque de soufflante.
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