Dispositif d'amortissement pour aubes dans un rotor d'une turbomachine

Description

[0001] La presente invention a pour objet un rotor de turbomachine comportant des dispositifs d'amortissement pour aubes.

[0002] Pour limiter l'amplitude des vibrations des aubes d'une turbomachine lors de son fonctionnement, il est connu d'utiliser des dispositifs d'amortissement de vibrations des aubes.

[0003] D'un autre point de vue, celui de la maintenance, il est souhaitable de pouvoir procéder séparément au démontage des aubes et il faut donc que l'organe amortisseur ne soit pas un obstacle lors du démontage des aubes.

[0004] On connaît un dispositif dans lequel l'organe amortisseur en èqierre est encastré entre la face amont de la jante du disque de support et une bride. Toutefois, l'angle de cet organe en équerre présente une zone critique de flexion.

[0005] Il est également connu notamment par le FR-A-2 376 958 et par le US-A-4 101 245, d'utiliser d'autres dispositifs d'amortissement mais qui ne donnent pas entière satisfaction, en particulier pour effectuer le dépontage unitaire des aubes sans avoir à retirer lesdits dispositifs d'amortissement.

[0006] Conformement à la presente invention, le rotor de turbomachine comporte des dispositifs d'amortissement pour aubes, chaque dispositif d'amortissement étant constitue d'un organe d'amortissement disposé dans une cavité delimitée, circonferentiellement, par les échasses des pieds de deux aubes consécutives, radialement, à l'intérieur par une dent du disque support d'aubes, à l'extérieur par les faces inférieures des demies plateformes desdites deux aubes consécutives et, axialement, à l'amont par les parties amont des demies plateformes, à l'aval, d'une part par un bequet solidaire de la dent du disque et, d'autre part, par des voiles solidaires de chacune des deux aubes consécutives. Ce dispositif est caractérisé en ce que, l'organe d'amortissement est monté de façon à pouvoir pivoter, à son extremite amont autour d'un axe géométrique perpendiculaire à un axe radial du disque support et dans le plan médian de celui-ci, de manière à pouvoir occuper deux positions, la première, en fonctionnement, sous l'action centrifuge, dans laquelle la partie supérieure dudit organe, conforme pour constituer un dièdre saillant vient épouser un dièdre rentrant constitué par les demies plateformes des deux aubes consécutives, une immobilisation axiale vers l'aval dudit organe étant obtenue par un moyen de butée, la deuxième, retractée, dans laquelle la hauteur radiale dudit organe est inférieure à celle du bequet du disque délimitant, à l'aval, la cavité de manière à permettre le passage, au-dessus dudit organe, du voile de chacune desdites aubes, ce qui autorise leur démontage par retrait vers l'amont.

[0007] Cette disposition permet à l'organe amortisseur de passer sous le voile de l'aube lors du montage ou du démontage aube par aube. De plus, il est mieux positionné entre les échasses des aubes pour qu'un coincement ne puisse se produire. Afin d'optimiser son travail résistant sous les plateformes des aubes, la surface d'appui des organes amortisseurs est plus grande du fait qu'elle s'étend sous les plateformes communes de deux aubes.

[0008] Selon un mode de réalisation de l'invention, l'organe d'amortissement est monté pivotant autour de son extrémité qui présente un bossage cylindrique engagé dans un logement à fond cylindrique ménagé entre deux becquets conformés dans la partie médiane d'une dent du disque de support.

[0009] Cette disposition présente l'avantage de la simplicité de son mécanisme et d'utiliser la pesanteur pour maintenir l'organe amortisseur des aubes situées en partie haute en position rétractée, et de permettre le démontage unitaire desdites aubes.

[0010] Selon un autre mode de réalisation de l'invention, l'organe d'amortissement est soumis à l'action d'un organe élastique maintenant ledit organe d'amortissement en contact avec la face inférieure des plateformes des aubes. Cette disposition met à profit la presence d'un voile arrière de l'aube pour retenir axialement l'organe amortisseur.

[0011] De ce fait l'amortisseur est libre dans la cavité formée par une dent du disque, les échasses et les plateformes de deux aubes consécutives.

[0012] Pour éviter que l'organe amortisseur ne batte, à bas régime, ou qu'il ne prenne une position incorrecte, on lui associe un organe élastique qui plaque ledit organe sur la face inférieure des ailes de deux plateformes consécutives et qui participe à la séquence de montage.

[0013] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de plusieurs modes de réalisation et en se référant aux dessins annexés, sur lesquels:

- la figure 1 est une vue en coupe axiale partielle d'une aube et d'un disque de support des aubes, comportant un dispositif d'amortissement suivant l'invention;

- la figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne 11-11 de la figure 1 ;

- la figure 3 est une vue en coupe axiale partielle d'une aube munie d'un autre mode de réalisation du dispositif d'amortissement;

- la figure 4 est une vue en perspective du dispositif d'amortissement répresenté à la figure 3; et

- la figure 5 est une vue en plan de deux aubes avec un arraché montrant le dispositif d'amortissement de la figure 3.

[0014] Aux figures 1 et 2, on a représenté un disque de support 1 présentant des logements 2 dans lesquels sont montés les pieds 3 des aubes 4. Dans l'espace délimité par les échasses 5, 5a et les plateformes 6,6a de deux aubes consécutives 4 et une dent 7 du disque 1 est disposé un organe amortisseur 8 des vibrations des aubes 4.

[0015] L'organe amortisseur 8 est constitué d'une plaquette présentant une partie supérieure 8a conformée pour constituer un dièdre saillant épousant, sous l'action de la force centrifuge, le dièdre rentrant constitué par les plateformes 6, 6a des deux aubes consécutives 4.

[0016] L'organe d'amortissement 8 est monté pivotant par son amont dans la partie médiane de l'espace entre les aubes 4 et le disque de support 1, suivant un axe perpendiculaire à un axe radial du disque de support.

[0017] A cet effet l'organe amortisseur B présente à son extrémité amont un bossage cylindrique 9 engagé dans un logement 10 dont le fond 10a est cylindrique et qui est ménagé entre deux becquets 11 et 12 conformés dans la partie médiane de la dent 7 du disque de support 1. Le becquet avant 12 empêche le bossage 9 de glisser à l'avant lorsque le moteur est arreté. Le becquet arrière 11 supporte l'effort ax:al, représenté par une fléche sur la figure 1, dû à la force centrifuge de l'organe amortisseur et dans ce but il est donc renforcé.

[0018] Afin d'éviter tout coincement un jeu important est prévu entre le bossage cylindrique 9 de l'organe amortisseur et son logement entre les becquets 11 et 12.

[0019] Si les balourds, créés par les différences de masse, sont trop importants, il est possible de fraiser la surface plane de la partie rectangulaire de t'organe amortisseur.

[0020] Par ailleurs un trou 13 percé dans le bossage cylindrique 9 permet de positionner le centre de gravité au plus grand diamètre possible, donc le plus loin possible de la dent du disque.

[0021] Lorsque le moteur est en fonctionnement, l'organe amortisseur 8 est plaque sous l'action de la force centrifuge contre les plateformes 6, 6a des aubes, de telle sorte que la partie supérieure 8a dudit organe en forme de dièdre saillant vient épouser le dièdre rentrant constitue par les plateformes 6, 6a de deux aubes consécutives.

[0022] Lorsque le moteur est à l'arret et pour les aubes situées dans la partie haute du disque l'organe amortisseur 8 vient occuper la.position representée en trait interrompu sur les figures 1 et 2, sous l'action de la pesanteur. Dans cette position, il est facile de monter et démonter l'une des aubes 4 dont le voile 14 peut passer au-dessus de l'organe amortisseur en position escamotée.

[0023] Un autre mode de réalisation du dispositif d'amortissement représenté aux figures 3, 4 et 5 est constitué d'un organe amortisseur 15 en tôle découpée en forme de croix puis pliée longitudinalement pour constituer un dièdre saillant formé des faces 15a, 15b et dont les quatre bords 15c, 15d, 15e, 15fsont ensuite repliés en forme de gouttière. Le bord amont 15e reçoit dans sa partie concave un ressort hélicoïdal de torsion 16 qui est constitué de deux parties 16a, 16b dont les extrémités libres 17a. 17b sont fixées notamment par soudure sur la face interne de l'organe amortisseur 15, lesdites parties 16a, 16b du ressort hélicoïdal étant reliées par une boucle 18 en appui contre le disque de support 1.

[0024] Des modifications pourront être apportées à ce mode de réalisation illustré à titre d'exemple. C'est ainsi que l'on pourrait inverser les appuis du ressort hélicoïdal 16, les branches 17a et 17b étant alors à un écartement plus grand que la boucle 18. C'est ainsi également que le ressort hélicoïdal pourrait être remplacé par un ressort à lame.

[0025] Lorsque l'organe amortisseur est en place dans le logement délimité par une dent du disque 1, les échasses 5 et les plateformes 6, 6a de deux aubes 4 consécutives, ses faces 15a, 15b formant un dièdre saillant, sont en appui sous l'action du ressort 16 contre les faces inférieures en forme de dièdre des plateformes 6. 6a des aubes.

[0026] Le bord arrière 15f en forme de gouttière s'adapte à la courbure 19 du voile arrière de l'aube 4.

[0027] En fonctionnement à haut régime l'organe amortisseur 15 est plaqué par la force centrifuge sous les plateformes 6, 6a des aubes, le ressort 16 n'etant plus plaquè contre la dent 7 du disque 1, l'amortissement s'effectue par frottement. Aux bas régimes, le ressort 16 maintient l'organe amortisseur 15 en contact avec les plateformes 6, 6a et empêche l'aube de cliqueter à vitesse de rotation faible.

[0028] Les nervures formées par les bords replies 15c, 15d, 15e, 15f apportent une rigidité qui s'oppose au flambage de la pièce.

[0029] A l'arrêt le ressort 16 assure le positionnement de l'organe amortisseur sous les plateformes 6, 6a des aubes.

[0030] Pour procéder au montage d'une aube 4, on insère celle-ci par l'avant dans son alvéole 2. Ensuite on coince un organe amortisseur 15 dans la partie arrière d'une cavité latérale de l'aube.

[0031] On introduit l'aube adjacente et au fur et à mesure que le voile arrière 14 de cette deuxième aube progresse vers l'arrière du disque il écrase le ressort 16 de l'organe amortisseur 15 puis le ressort se détend lorsque le voile 14 de l'aube parvient à l'aplomb du becquet arrière du disque 1, et, presque totalement détendu, il plaque l'amortisseur sur les ailes des deux plateformes 6, 6a adjacentes.

[0032] En raison de sa forme en dièdre, l'organe amortisseur se positionne automatiquement dans le dièdre forme par les deux plateformes.

[0033] Pour demonter une aube 4 il faut placer l'organe d'amortissement en position rétractée, pour cela il faut écraser le ressort 16 de l'organe amortisseur, soit en tirant l'amortisseur par l'avant à l'aide d'une pince spéciale, soit en appuyant sur l'organe amortisseur 15 à l'aide d'une lame introduite radialement par le jeu 20 existant entre deux plateformes 6, 6a (voir figure 2).

[0034] Cette disposition peut être utilisée également pour amortir les vibrations d'aubes de stator mais, dans ce cas, la raideur du ressort doit être plus importante.

Revendications

1. Rotor de turbomachine comportant des dispositifs d'amortissement pour aube, chaque dispositif étant constitué d'un organe d'amortissement rétractable, disposé dans une cavité delimitée, circonférentiellement, par les échasses des pieds de deux aubes consécutives, radialement, à l'intérieur par une dent du disque support d'aubes, à l'extérieur par les faces inférieures des demies plateformes desdites deux aubes consécutives et, axialement, à l'amont par les parties amont des demies plateformes, à l'aval, d'une part par un bequet solidaire de la dent du disque et, d'autre part, par des voiles solidaires de chacune des deux aubes consécutives, caractérisé en ce que l'organe d'amortissement (8,15) est monté de façon à pouvoir pivoter à son extrémité amont autour d'un axe géométrique perpendiculaire à un axe radial du disque support (1) et dans le plan médian de celui-ci, de manière à pouvoir occuper deux positions, la première en fonctionnement, sous l'action centrifuge, dans laquelle la partie superieure (8a, 15a, 15b) dudit organe, conformée pour constituer un dièdre saillant vient épouser un dièdre rentrant constitue par les demies plateformes (6, 6a) des deux aubes (4) consécutives, une immobilisation axiale vers l'aval dudit organe étant obtenue par un moyen de butée (11, 14), la deuxieme, retractée, dans laquelle la hauteur radiale dudit organe est inférieure à celle du bequet du disque délimitant à l'aval la cavite de manière à permettre le passage, au-dessus dudit organe, du voile (14) aval de chacune desdites aubes, ce qui autorise leur démontage par retrait vers l'amont.

2. Rotor suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe d'amortissement (8) est monte pivotant autour de son extrémité amont qui présente un bossage cylindrique (9) engagé dans un logement (10) à fond cylindrique ménagé entre deux becquets (11, 12) conformés dans la partie mediane d'une dent du disque de support (1 ).

3. Rotor suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe d'amortissement (15) est soumis à l'action d'un organe élastique (16) maintenant ledit organe d'amortissement (15) en contact avec la face inférieure des plateformes (6, 6a) des aubes (4).

4. Rotor suivant les revendications 1 et 3, caractérisé en ce que l'organe d'amortissement (15) est en tôle pliée et son bord arrière (15f) est conformé pour présenter une surface courbe s'adaptant à la courbure (19) du voile arrière (14) de l'aube.

5. Rotor suivant les revendications 3 et 4, caractérisé en ce que l'organe élastique (16) est constitué d'un ressort hélicoïdal en deux parties (16a, 16b) dont les extrémités libres (17a. 17b) sont fixées sur l'organe d'amortissement (15) et dont une boucle (16) reliant les deux parties du ressort est en appui contre le disque de support (1).

6. Rotor suivant les revendications 3 et 4, caractérisé en ce que l'organe élastique est un ressort à lame.

Ansprüche

Rotor einer Turbomaschine mit den Schaufeln zugeordneten Dämpfungsvorrichtungen, die jeweils von einem einziehbaren Dämpfungsorgan gebildet sind, das in einem Hohlraum angeordnet ist, der

- in Umfangsrichtung von den Stelzen der Schaufelfüße zweier aufeinanderfolgender Schaufeln,

-in radialer Richtung innen von einem Zahn der Schaufelträgerscheibe und außen von den Unterseiten der Plattformhälften der beiden genannten aufeinanderfolgenden Schaufeln

- und in axialer Richtung stromauf von den stromaufseitigen Teilen der Plattformhälften und stromab einerseits von einem mit dem Zahn der Schaufelträgerscheibe fest verbundenen Schnabel und andererseits von mit jeder der beiden aufeinanderfolgenden Schaufeln fest verbundenen Trennwandungen

begrenzt ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Dämpfungsorgan (8, 15) derart
montiert ist, daß es an seinem stromaufseitigen Ende um eine geometrische Achse schwenkbar ist, die senkrecht zu einer radialen Achse der Schaufelträgerscheibe (1) gerichtet ist und in deren Mittelebene liegt, derart, daß es (8, 15) zwei Positionen einnehmen kann, nämlich

eine erste, Betriebs-Position unter der Wirkung der Zentrifugalkraft, bei der der als vorspringendes Winkelstück ausgebildete obere Teil (8a, 15a, 15b) des Dämpfungsorgans sich an einen von den beiden Plattformhälften (6, 6a) der beiden aufeinanderfolgenden Schaufeln (4) gebildeten Innenwinkel anlegt, wobei das Dämpfungsorgan durch ein Anschlagmittel (11, 14) stromabseitig axial festgelegt ist, und

eine zweite, Rückzugs-Position, in der die radiale Höhe des Dämpfungsorgans geringer ist als die des den Hohlraum stromabseitig begrenzenden Schnabels der

Schaufelträgerscheibe, so daß die stromabseitige Trennwandung jeder der beiden Schaufeln über das Dämpfungsorgan hinwegführbar ist und damit eine Demontage der Schaufeln durch Abziehen stromaufwärts möglich ist.

2. Rotor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Dämpfungsorgan um sein stromaufseitiges Ende schwenkbar ist, das einen zylindrischen Wulst (9) aufweist, der in eine Aufnahme (10) mit zylindrischem Boden eingreift, die zwischen zwei in dem mittleren Teil eines Zahns der Schaufelträgerscheibe (1) ausgebildeten Ansätzen (11, 12) vorgesehen ist.

3. Rotor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Dämpfungsorgan (15) der Wirkung eines elastischen Organs (16rausgesetzt ist, das das Dämpfungsorgan (15) an der Unterseite der Plattformen (6, 6a) der Schaufeln (4) in Kontakt hält.

4. Rotor nach den Ansprüchen 1 und 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Dämpfungsorgan (15) ein gefalztes Blechteil ist und daß sein hinterer Rand (15f) derart ausgebildet ist, daß er eine gekrümmte Fläche besitzt, die sich an die Krümmung (19) der hinteren Abdeckwandung (14) der Schaufeln anpaßt.

5. Rotor nach den Ansprüchen 3 und 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß das elastische Organ (16) eine Schraubenfeder ist, die aus zwei Federteilen (16a, 16b) besteht, deren freie Enden (17a, 17b) an dem Dämpfungsorgan (15) fixiert sind, und daß eine die beiden Federteile miteinander verbindenen Schlaufe (16) sich gegen die Schaufelträgerscheibe (1) abstützt.

6. Rotor nach den Ansprüchen 3 und 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß das elastische Organ eine Blattfeder ist.

Claims

1. Turbo-machine rotor comprising blade- damping devices, each device being compounded with a retractable damping member, disposed in a cavity bounded circumferentially by the shanks of the roots of two adjacent blades. radially inwards by a tooth of the blade support disc, radially outwards by the lower faces of the half platforms of said two adjacent blades, axially upstream by the upstream portions of the half platforms, and axially downstream, on the one hand by a projection rigid with the disc tooth and, on the other hand, by webs rigid with each of the two adjacent blades, characterised in that the damping device (8, 15) is mounted so as to be able to pivot at its upstream end about a geometric axis perpendicular to a radial axis of the support disc (1) and in the centre plane of the latter, so as to be able to occupy two positions, in which first position the upper part (8a,15a,15b) of said device, shaped as a protruding wedge, conforms under centrifugal action in use, to the exact shape of the dihedric vault shaped by the half platforms (6, 6a) of the two adjacent blades (4), said device being restrained against axial movement downstream by abutment means (11,14), and in which second, retracted, position the radial length of said device is smaller than that of the projection of the disc which delimits downstream the cavity, so as to allow the passage, over said device, of the downstream web (14) of each of said blades, which allows their removal by pulling them back in the upstream direction.

2. Rotor according to claim 1, characterised in that the damping device (6) is mounted so as to pivot about its upstream end which has a cylindrical boss (9) embedded in a cylinder based housing (10) provided between two projections (11, 12) from the centre portion of a tooth of the support disc (1).

3. Rotor according to claim 1, characterised in that the damping device (15) is subjected to the action of a resilient member (16) holding said damping device (15) in contact with the inner face of the blade (4) platforms (6,6a).

4. Rotor according to claims 1 and 3, characterised in that the damping device (15) is formed of folded sheet of metal and its rear edge (15f) is shaped with a curved surface matching the curvature (19) of the rear flat (14) of the blade.

5. Rotor according to claims 3 and 4, characterised in that the resilient member (16) is constituted by a helical spring in two parts (16a,16b) the free ends of which (17a,17b) are fixed to the damping device (15) and a loop (18) of which, connecting the two parts of the spring, bears against the support disc (1).

6. Rotor according to claims 3 and 4, characterised in that the resilient member is a blade spring.

Dessins