CA2478788A1 - Dispositif abradable sur carter de soufflante d'un moteur de turbine a gaz - Google Patents
Dispositif abradable sur carter de soufflante d'un moteur de turbine a gaz Download PDFInfo
- Publication number
- CA2478788A1 CA2478788A1 CA002478788A CA2478788A CA2478788A1 CA 2478788 A1 CA2478788 A1 CA 2478788A1 CA 002478788 A CA002478788 A CA 002478788A CA 2478788 A CA2478788 A CA 2478788A CA 2478788 A1 CA2478788 A1 CA 2478788A1
- Authority
- CA
- Canada
- Prior art keywords
- layer
- blower
- blades
- foam
- abradable
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Abandoned
Links
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims abstract description 40
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 31
- 239000012634 fragment Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 8
- 239000011324 bead Substances 0.000 claims description 4
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 3
- 150000003949 imides Chemical class 0.000 claims description 3
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 3
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 43
- 210000003462 vein Anatomy 0.000 description 7
- 241000264877 Hippospongia communis Species 0.000 description 4
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 3
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 3
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 3
- 229920000784 Nomex Polymers 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 2
- 239000004763 nomex Substances 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 239000002313 adhesive film Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 210000000497 foam cell Anatomy 0.000 description 1
- 230000037406 food intake Effects 0.000 description 1
- 238000013467 fragmentation Methods 0.000 description 1
- 238000006062 fragmentation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
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
- F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
- F01D11/08—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
- F01D11/12—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator using a rubstrip, e.g. erodible. deformable or resiliently-biased part
- F01D11/122—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator using a rubstrip, e.g. erodible. deformable or resiliently-biased part with erodable or abradable material
- F01D11/125—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator using a rubstrip, e.g. erodible. deformable or resiliently-biased part with erodable or abradable material with a reinforcing structure
-
- 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
- F01D21/00—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for
- F01D21/04—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for responsive to undesired position of rotor relative to stator or to breaking-off of a part of the rotor, e.g. indicating such position
- F01D21/045—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for responsive to undesired position of rotor relative to stator or to breaking-off of a part of the rotor, e.g. indicating such position special arrangements in stators or in rotors dealing with breaking-off of part of rotor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
L'invention concerne une turbomachine d'axe de rotation B comprenant un carter (10) de soufflante et une soufflante (V) à aubes mobiles (17). Un jeu s'étend entre la surface interne du carter et les extrémités libres des aubes. Un palier de la soufflante est relié à des parties fixes de la turbomachine par des liaisons telles qu'en cas de charge sur les aubes de la soufflante, ces liaisons cassent et l'axe de rotation de la soufflante oscille autour de l'axe de rotation B. Le carter comprend, collée sur sa surface interne et sur une partie de l'étendue du jeu, une couche de mousse thermoformable (12) placée en vis à vis des extrémités des aubes (17) de la soufflante (V). La couche de mousse thermoformable (12) est recouverte en partie d'une couche de substance abradable (14), l'épaisseur de la couche de substance abradable (14) est telle que les extrémités libres des aubes de la soufflante n'atteignent pas la couche de mousse lors du fonctionnement normal de la turbomachine, et en cas de charge sur la soufflante, les extrémités libres des aubes fragmentent au moins en partie la couche de substance abradable (14).
Description
SNECMA9.FRD
Dispositif abradable sur carter de soufflante d'un moteur de turbine à aaz L'invention concerne le domaine des moteurs de turbine à gaz, et plus particulïèrement des carters de soufflante de moteur de turbine à gaz.
Dans le cas de moteurs d'avion, un disque aubagé de souf-flante se trouve sur la partie rotor à l'entrée du moteur et précêde les disques aubagés du compresseur. Ce disque aubagé
de soufflante permet d'accélérer 1°air avant l'entrëe dans les étages du compresseur. Ce disque aubagé de soufflante est susceptible de recevoir des corps étrangers tels que glaçons, oiseaux ou autres. De ce fait, ce disque aubagé est suscep-tible de se déformer, de provoquer un balourd sur l'arbre de support de la soufflante et des charges cycliques et de vibrations communiquées par les paliers de support de l'arbre de soufflante aux parties fixes de la turbomachine, auxquel-les sont reliées ces paliers de support.
Pour éviter la communication de ces charges et vibrations, il est connu de la demande FR 2 752 024 de mèttre en place un palier dit "fusible", c'est-à-dire que le palier supportant l' arbre de la soufflante est relié aux parties fixes de la turbomachine par des liaisons assez faibles pour qu'elles cassent dès qu'une certaine charge est exercée sur les aubes de la soufflante. Ces liaisons faibles peuvent être des liaisons par vis par exemple. Une fois la liaison cassée, le disque aubagé de la soufflante continue de tourner librement ce qui évite de transmettre des efforts sur les parties fixes de la turbomachine., Toutefois, l'axe de rotation du disque aubagé de la soufflante oscille autour de l'axe de rotation fixe de la turbomachine. Cette oscillation engendre celle des aubes qui touchent alors violemment .Le carter de la souf-flante. Ce dernier est ainsi fortement. sollicité mécanique-ment, voire déchiré, lors de ces chocs.
Dispositif abradable sur carter de soufflante d'un moteur de turbine à aaz L'invention concerne le domaine des moteurs de turbine à gaz, et plus particulïèrement des carters de soufflante de moteur de turbine à gaz.
Dans le cas de moteurs d'avion, un disque aubagé de souf-flante se trouve sur la partie rotor à l'entrée du moteur et précêde les disques aubagés du compresseur. Ce disque aubagé
de soufflante permet d'accélérer 1°air avant l'entrëe dans les étages du compresseur. Ce disque aubagé de soufflante est susceptible de recevoir des corps étrangers tels que glaçons, oiseaux ou autres. De ce fait, ce disque aubagé est suscep-tible de se déformer, de provoquer un balourd sur l'arbre de support de la soufflante et des charges cycliques et de vibrations communiquées par les paliers de support de l'arbre de soufflante aux parties fixes de la turbomachine, auxquel-les sont reliées ces paliers de support.
Pour éviter la communication de ces charges et vibrations, il est connu de la demande FR 2 752 024 de mèttre en place un palier dit "fusible", c'est-à-dire que le palier supportant l' arbre de la soufflante est relié aux parties fixes de la turbomachine par des liaisons assez faibles pour qu'elles cassent dès qu'une certaine charge est exercée sur les aubes de la soufflante. Ces liaisons faibles peuvent être des liaisons par vis par exemple. Une fois la liaison cassée, le disque aubagé de la soufflante continue de tourner librement ce qui évite de transmettre des efforts sur les parties fixes de la turbomachine., Toutefois, l'axe de rotation du disque aubagé de la soufflante oscille autour de l'axe de rotation fixe de la turbomachine. Cette oscillation engendre celle des aubes qui touchent alors violemment .Le carter de la souf-flante. Ce dernier est ainsi fortement. sollicité mécanique-ment, voire déchiré, lors de ces chocs.
2 Pour y remédier, il a été développé des panneaux collés à
l'intérieur du carter de la soufflante, ces panneaux étant composés d'une structure en nid d'abeille nomex rempli de matériau abradable, collé à un tissu. de verre, lui-même collé
à un nid d' abeille en aluminium, l' ensemble étant collé au carter de la soufflante. Une telle technologie est coûteuse et les réparations doivent être réalisées dans des ateliers spécifiques, notamment dans le cas de carters de forme spécifique, par exemple conique.
La présente invention vient améliorer la situation.
L'invention concerne une turbomachine d'axe de rotation comprenant un carter de soufflante et une soufflante à aubes mobiles, un jeu s'ëtendant entre la surface interne du carter et les extrémités libres des aubes, un palier de la souf-flante étant relié à dès parties fixes de la turbomachine par des liaisons telles qu'en cas de charge sur les aubes de la soufflante, cés liaisons cassent et l'axe de rotation de la soufflante oscille autour de l'axe de rotation de la turboma-chine.
Selon une première caractéristique de l'invention, le carter comprend, colléé sur sa surface interne et sur au moins une partie de l'étendue du jeu, une couche de mousse thermo-formable placée en vis à vis des extrémités des aubes de la soufflante, la couche de mousse thermo-formable étant recouverte en partie d°une couche de substance abradable, l'épaisseur de la couche de substance abradable étant telle que les extrémités libres des aubes de la soufflante n'atteignent pas la couche de mousse lors du fonctionnement normal de la turbomachine, et en cas de charge sur la soufflante, les extrémités libres des aubes fragmentent au moins en partie l'ensemble des couches d'abradable et de mousse thermo-formable.
Des caractéristiques optionnelles de la turbomachine selon l'invention, complémentaires ou de substitution, sont énoncées ci-après:
l'intérieur du carter de la soufflante, ces panneaux étant composés d'une structure en nid d'abeille nomex rempli de matériau abradable, collé à un tissu. de verre, lui-même collé
à un nid d' abeille en aluminium, l' ensemble étant collé au carter de la soufflante. Une telle technologie est coûteuse et les réparations doivent être réalisées dans des ateliers spécifiques, notamment dans le cas de carters de forme spécifique, par exemple conique.
La présente invention vient améliorer la situation.
L'invention concerne une turbomachine d'axe de rotation comprenant un carter de soufflante et une soufflante à aubes mobiles, un jeu s'ëtendant entre la surface interne du carter et les extrémités libres des aubes, un palier de la souf-flante étant relié à dès parties fixes de la turbomachine par des liaisons telles qu'en cas de charge sur les aubes de la soufflante, cés liaisons cassent et l'axe de rotation de la soufflante oscille autour de l'axe de rotation de la turboma-chine.
Selon une première caractéristique de l'invention, le carter comprend, colléé sur sa surface interne et sur au moins une partie de l'étendue du jeu, une couche de mousse thermo-formable placée en vis à vis des extrémités des aubes de la soufflante, la couche de mousse thermo-formable étant recouverte en partie d°une couche de substance abradable, l'épaisseur de la couche de substance abradable étant telle que les extrémités libres des aubes de la soufflante n'atteignent pas la couche de mousse lors du fonctionnement normal de la turbomachine, et en cas de charge sur la soufflante, les extrémités libres des aubes fragmentent au moins en partie l'ensemble des couches d'abradable et de mousse thermo-formable.
Des caractéristiques optionnelles de la turbomachine selon l'invention, complémentaires ou de substitution, sont énoncées ci-après:
3 - l'épaisseur de la couche de mousse et de la couche de substance abradable est telle qu'il ~sxiste un jeu restant entre les extrémités libres des aubes de la soufflante et la couche de substance abradable lors du fonctionnement normal du moteur, ce jeu restant étant suffisamment réduit pour limiter le passage de 1°air afin de conserver un écoulement dynamique de l'air dont la trajectoire est forcée par les aubes de la soufflante, - la couche de mousse thermo-formable est constituée de secteurs préformés, - la couche de mousse thermo-formable est une couche de mousse imide polyacrylique, - là couche de substance abradable est en résine époxy chargée de billes de verre, - la couche de substance abradable est en silicone chargée de billes de verre, - la couche de substance abradable adhère directement ou indirectement à la couche de mousse thermo-formable:
Les figures ci-après illustrent de manière non limitative des modes de réalisation de l'inventïon:
- la figure 1 représente une vue en coupe d'une partie avant d'une turbomachine comprenant une soufflante reliée par un palier fusible aux parties fixe de la turbomachine, - la figure 2A représente en coupe une partie de l'entrée du moteur de turbine à gaz comprenant un. exemple de carter de soufflante selon 1°art antérieur, - la figure 2B représente en coupe une partie de l'entrée du moteur de turbine à gaz comprenant ur~ exemple de carter de soufflante selon 1°invention, _ - la figure 3 est un détail de la figure 2B représentant l'interaction entre une aube de soufflante et le carter de soufflante selon l'invention.
Les dessins contiennent, pour l'essentiel, des éléments de caractère certain. Ils pourront donc non seulement servir à
mieux faire comprendre la description, mais aussi contribuer à la définition de l'invention, le cas échéant.
La figure 1 représente une coupe de turbomachine T selon son axe de rotation. Cette coupe comprend une soufflante V
permettant d'accélérer l'air avant l'entrée dans les étages d'un compresseur C, puis d'un compresseur haute-pression CC.
La soufflante V comprend un disque muni d'aubes 17 raccordé
par vissage au bout avant BA d'un arbre de soufflante AV
monté sur un palier avant PAV et un palier arrière PAR comme détaillé dans la demânde FR 2 752 024. Les paliers avant et arrière sont soutenus par des pièces de support reliées à une partie fixe de la turbomachine (stator), au.moins un des paliers étant relié par des liaisons suffisamment fragiles pour casser lors d'une charge excessive sur une aube de 1a soufflante. Un tel palier est appelé "palier fusible". Ces liaisons faibles peuvent être des liaisons par vis dont la section est rédûite sur une partie de la longueur de l a vis par exemple. Une fois la liaison cassée, le disque aubagé de la soufflante continue de tourner librement ce qui évite de transmettre des efforts sur les parties fixes de la turboma-chine. Toutefois, l'axe de rotation du disque aubagé de la soufflante oscille autour de l'axe de rotation fixè de la turbomachine. Cette oscillation engendre celle des aubes qui touchent alors violemment le carter de la soufflante. Ce dernier est ainsi fortement sollicité mécaniquement, voire déchiré, lors de ces chocs.
Comme connu de l' homme du métier, la figure 2A représente une partie de turbomachine T comprenant une soufflante V suivi d'un compresseur C. Cette partie de turbomachine comprend un carter 10 formant la partie stator S de la soufflante V et un carter formant la partie rotor R de ~_a turbomachine. L'arbre de la partie rotor de la turbomachine est entraînée en rotation par une turbine située en àval du compresseur. L' àxe de rotation est noté B. La surface externe du carter de la partie rotor et la surface interne du carter de là partie 5 stator délimitent une "veine d'écoulement" pour le flux d'air. Sur le rotor R est fixé le disque aubagé 18 de la soufflante V comprenant des aubes 17. Le disque aubagé de soufflante se trouve à l'entrée du moteur et précède les disques aubagés du compresseur. Sur la figure 2A, l'arbre de la soufflante est supposé être supporté par au moins un palier avant PAV formant un palier fusible. Pour répondre aux chocs des aubes de la soufflante contre le carter 10, il a été développé des panneaux 3 collés à l'intérieur de ce carter 10 de soufflante, ces panneaux étant composés d'une structure en nid d'abeille nomex rempli de matériau abra-dable, collé à un tissu de verre, lui-même collé à un nid d'abeille en aluminium, l'ensemble étant collé au carter de soufflante: L'épaisseur de ces panneaux permet de conserver la veine d'écoulement pour qu'en fonctionnement normal, l'extrémité des aubes du disque de la soufflante n'entre pas en contact avec ces panneaux. Lâ technologie des panneaux de la figure 2A présentent des inconvénients de coût, et la réparation et la mise en place de ces panneaux doit se faire en ateliers équipés. De plus, les matériaux utilisés ne sont pas isotropes, la fabrication de la structure en nids d'abeille pour un carter de forme spéciale (par exempl e conique) est plus complexe en raison. des caractéristiques mécaniques de cette structure et les nids d'abeille sont soumis au flambage.
L'invention permet de remédier à ces inconvénients.
Comme sur la figure 2A, la figure 2B illustre une partie de turbomachine T comprenant la soufflante V suivie du compres-séur C. Sur le rotor R est fixé le disque aubagé 18 de la soufflante V comprenant des aubes 17. On se référera égale-ment à la figure 3 représentant en détail le carter 10 positionné en vis à vis des extrémités des aubes du disques aubagé 18. Dans l'exemple de la figure 2B, le carter 10 a une forme générale de tronc de cône dont l'axe de symétrie coïncide avéc l' axe de rotation B de la turbomachine. D' amont en aval, c'est à dire dans le sens d'écoulement du flux d'air ou éncore dé l'entrée de la soufflante vers l'entrée du compresseur, le carter 10 de la soufflante V comprend une première partie de tronc de cône 20 reliée à un anneau de décrochement diamétral 21 lui-même relié à une deuxième partie de tronc de cône 22. La surface interne de la première partie de tronc de cône 20 délimite la veine d'écoulement de l'air. Les extrémités des aubes sont placées en vis à vis de la surface interne de la deuxième partie de tronc de cône 22 et sont éloignées de cette surfacé interne par un espace annulaire interne 15. On parle d'un jeu e, par exemple de 20 mm entre la surface interne du carter de soufflante et les extrémités libres des aubes.
Sur au moins une partie de la paroi interne de la deuxième partie de tronc de cône est collée une couche de mousse thermo-formablé 19 par l'intermédiaire d'un film d'adhésif 12. Dans l'exemple des figures 2B et 3, la couche de mousse thermo-formable a une forme complémentaire de celle de l'espace annulaire interne de manière à emplir ce dernier.
Avantageusement, la couche de mousse a une largeur axiale lg correspondant au moins à la largeur axiale lc selon l'axe B
de l'extrémité libre des aubes 17 de la soufflante V. La couche de mousse thermo-formable 1C~ est recouverte d'une couche de substance abradable 14, sur au moins la largeur axiale lc des extrémités des aubes. L'épaisseur de la couche de substance abradable est telle que: les extrémités libres des aubes de la soufflante n'atteigwent pas la couche de mousse lors du fonctionnement normal du moteur. Avantageuse-ment, la couche de mousse thermo-formable recouverte de substance abradable emplit entièrement l'espace annulaire interne et est usinée de manière à ce qu' il n° y ait pas de discontinuité avec la surface interne de la première partie de cône, la veine d'écoulement étant: ainsi conservée. Plus particulièrement, l'épaisseur de la couche de substance abradable est telle qu'il existe un jeu entre les extrémités libres des aubes de la soufflante et la couche de substance abradable lors du fonctionnement normal du moteur, ce jeu étant suffisamment réduit pour limiter le passage de l'air afin de conserver un écoulement dynamique de l'air dont la trajectoire est forcée par les aubes de la soufflante. En aval de cette couche peuvent être positionnés des panneaux acoustiques 13 de manière à conserver la continuité de la veine d'écoulement.
Dans l'exemple des figures 2B et 3, la largeur lg est supérieure à la largeur lc et l'espace annulaire interne 15 est délimité par une butée en amont.
D'autres réalisations sont possibles: par exemple, le carter de soufflante peut être constitué d'une seule pièce (tronco-nique, cylindrique ou autre) à symétrie de révolution recouverte sur sa surface interne d'un écran protecteur constitué d'une couche de mousse thermo-formable, elle-même recouverte en partie d'une substance abradable. Comme précédemment, les couches de mousse thermo-formable et de substance abradable, appelées couches d'abradable "grand jeu", sont placées en vis à vis des extrémités des aubes. Le carter de soufflante présente un jeu entre sa surface interne et les extrémités libres des aubes de manière à coller une certaine épaisseur de couches sur la surface interne du carter, par exemple de l'ordre de 20 mm. La veine d'écoulement est conservée par la mise en place, en amont et en aval des couches protectrices, de panneaux acoustiques par exemple.
La protection du carter; en cas de rupture de la liaison cassante du palier fusible, se fait par l'écran constitué de mousse thermo-formable et de la substance abradable. Dans ce cas, les paliers de l'arbre de la soufflante ne sont plus reliés aux parties fixes de la turbomachine ét l'axe de rotation de la soufflante oscille autour de l'axe de rotation B de la turbomachine. Les extrémités des aubes viennént creuser l'écran par fragmentation de matière. Avantageuse-ment, la présence de la couche de mousse thermoforrnable offre une résistance à l'enlèvement de matière moindre que la couche de substance abradable, ce qui ;permet la pulvérisation de l'ensemble des couches d'abradable "grand jeu" en cas de rupture des fusibles du palier.
Pour faciliter ia mise en place de la couche de mousse thermo-formable, celle-ci est constituée de secteurs préfor-més. A titre d'exemple, la couche de mousse thermo-formable est une couche de mousse imide polyacrylique.. Egalement à
titre d'exemple, la couche de substance abradable peut être en résine époxy chargée de billes de verre, en silicone chargée de billes de verre ou tout autre mâtière ayant les propriétés d'abrasion d'une substance abradable.
Plus particulïërement, la couche de substance abradable adhère à la couche de mousse thermo-formable par ses proprié-tés adhésives et par diffusion dans les cellules de la mousse thermo-formable.
Gràce à ces couches d'abradable "grand jeu", le carter n'est pas endommagé lors d'un fonctionnement anormal (par exemple en cas d'ingestion d'un corps étranger). L'utilisation de mousse thermo-formable permet une mise en forme simple, l'usinage pouvant se faire avant la mise en forme, par exemple pour une partie conique de carter de soufflante, profil évolutif. La réparation des couches d'abradable "grand jeu" peut s'effectuer sans matériel requérant un atelier spécifique, ce qui affre un gain de temps et d'argent.
L'épaisseur de ces couches permet de conserver la veine d'écoulement pour qu'en fonctionnement normal, l'extrémité
des aubes du disque de Ia soufflante n'entre pas en contact avec ces couches.
L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation de dispositif de fixation décrits ci-avant, seulement à titre d'exemple, mais elle englobe toutes les variantes que pourra envisager l'homme du métier dans le cadre des revendications ci-après.
L'invention ne s'applique pas uniquement au carter de forme tronconique mais peut s'appliquer.,dans le cas de toùtes autres formes de carter, par exemple cylindrique.
Les figures ci-après illustrent de manière non limitative des modes de réalisation de l'inventïon:
- la figure 1 représente une vue en coupe d'une partie avant d'une turbomachine comprenant une soufflante reliée par un palier fusible aux parties fixe de la turbomachine, - la figure 2A représente en coupe une partie de l'entrée du moteur de turbine à gaz comprenant un. exemple de carter de soufflante selon 1°art antérieur, - la figure 2B représente en coupe une partie de l'entrée du moteur de turbine à gaz comprenant ur~ exemple de carter de soufflante selon 1°invention, _ - la figure 3 est un détail de la figure 2B représentant l'interaction entre une aube de soufflante et le carter de soufflante selon l'invention.
Les dessins contiennent, pour l'essentiel, des éléments de caractère certain. Ils pourront donc non seulement servir à
mieux faire comprendre la description, mais aussi contribuer à la définition de l'invention, le cas échéant.
La figure 1 représente une coupe de turbomachine T selon son axe de rotation. Cette coupe comprend une soufflante V
permettant d'accélérer l'air avant l'entrée dans les étages d'un compresseur C, puis d'un compresseur haute-pression CC.
La soufflante V comprend un disque muni d'aubes 17 raccordé
par vissage au bout avant BA d'un arbre de soufflante AV
monté sur un palier avant PAV et un palier arrière PAR comme détaillé dans la demânde FR 2 752 024. Les paliers avant et arrière sont soutenus par des pièces de support reliées à une partie fixe de la turbomachine (stator), au.moins un des paliers étant relié par des liaisons suffisamment fragiles pour casser lors d'une charge excessive sur une aube de 1a soufflante. Un tel palier est appelé "palier fusible". Ces liaisons faibles peuvent être des liaisons par vis dont la section est rédûite sur une partie de la longueur de l a vis par exemple. Une fois la liaison cassée, le disque aubagé de la soufflante continue de tourner librement ce qui évite de transmettre des efforts sur les parties fixes de la turboma-chine. Toutefois, l'axe de rotation du disque aubagé de la soufflante oscille autour de l'axe de rotation fixè de la turbomachine. Cette oscillation engendre celle des aubes qui touchent alors violemment le carter de la soufflante. Ce dernier est ainsi fortement sollicité mécaniquement, voire déchiré, lors de ces chocs.
Comme connu de l' homme du métier, la figure 2A représente une partie de turbomachine T comprenant une soufflante V suivi d'un compresseur C. Cette partie de turbomachine comprend un carter 10 formant la partie stator S de la soufflante V et un carter formant la partie rotor R de ~_a turbomachine. L'arbre de la partie rotor de la turbomachine est entraînée en rotation par une turbine située en àval du compresseur. L' àxe de rotation est noté B. La surface externe du carter de la partie rotor et la surface interne du carter de là partie 5 stator délimitent une "veine d'écoulement" pour le flux d'air. Sur le rotor R est fixé le disque aubagé 18 de la soufflante V comprenant des aubes 17. Le disque aubagé de soufflante se trouve à l'entrée du moteur et précède les disques aubagés du compresseur. Sur la figure 2A, l'arbre de la soufflante est supposé être supporté par au moins un palier avant PAV formant un palier fusible. Pour répondre aux chocs des aubes de la soufflante contre le carter 10, il a été développé des panneaux 3 collés à l'intérieur de ce carter 10 de soufflante, ces panneaux étant composés d'une structure en nid d'abeille nomex rempli de matériau abra-dable, collé à un tissu de verre, lui-même collé à un nid d'abeille en aluminium, l'ensemble étant collé au carter de soufflante: L'épaisseur de ces panneaux permet de conserver la veine d'écoulement pour qu'en fonctionnement normal, l'extrémité des aubes du disque de la soufflante n'entre pas en contact avec ces panneaux. Lâ technologie des panneaux de la figure 2A présentent des inconvénients de coût, et la réparation et la mise en place de ces panneaux doit se faire en ateliers équipés. De plus, les matériaux utilisés ne sont pas isotropes, la fabrication de la structure en nids d'abeille pour un carter de forme spéciale (par exempl e conique) est plus complexe en raison. des caractéristiques mécaniques de cette structure et les nids d'abeille sont soumis au flambage.
L'invention permet de remédier à ces inconvénients.
Comme sur la figure 2A, la figure 2B illustre une partie de turbomachine T comprenant la soufflante V suivie du compres-séur C. Sur le rotor R est fixé le disque aubagé 18 de la soufflante V comprenant des aubes 17. On se référera égale-ment à la figure 3 représentant en détail le carter 10 positionné en vis à vis des extrémités des aubes du disques aubagé 18. Dans l'exemple de la figure 2B, le carter 10 a une forme générale de tronc de cône dont l'axe de symétrie coïncide avéc l' axe de rotation B de la turbomachine. D' amont en aval, c'est à dire dans le sens d'écoulement du flux d'air ou éncore dé l'entrée de la soufflante vers l'entrée du compresseur, le carter 10 de la soufflante V comprend une première partie de tronc de cône 20 reliée à un anneau de décrochement diamétral 21 lui-même relié à une deuxième partie de tronc de cône 22. La surface interne de la première partie de tronc de cône 20 délimite la veine d'écoulement de l'air. Les extrémités des aubes sont placées en vis à vis de la surface interne de la deuxième partie de tronc de cône 22 et sont éloignées de cette surfacé interne par un espace annulaire interne 15. On parle d'un jeu e, par exemple de 20 mm entre la surface interne du carter de soufflante et les extrémités libres des aubes.
Sur au moins une partie de la paroi interne de la deuxième partie de tronc de cône est collée une couche de mousse thermo-formablé 19 par l'intermédiaire d'un film d'adhésif 12. Dans l'exemple des figures 2B et 3, la couche de mousse thermo-formable a une forme complémentaire de celle de l'espace annulaire interne de manière à emplir ce dernier.
Avantageusement, la couche de mousse a une largeur axiale lg correspondant au moins à la largeur axiale lc selon l'axe B
de l'extrémité libre des aubes 17 de la soufflante V. La couche de mousse thermo-formable 1C~ est recouverte d'une couche de substance abradable 14, sur au moins la largeur axiale lc des extrémités des aubes. L'épaisseur de la couche de substance abradable est telle que: les extrémités libres des aubes de la soufflante n'atteigwent pas la couche de mousse lors du fonctionnement normal du moteur. Avantageuse-ment, la couche de mousse thermo-formable recouverte de substance abradable emplit entièrement l'espace annulaire interne et est usinée de manière à ce qu' il n° y ait pas de discontinuité avec la surface interne de la première partie de cône, la veine d'écoulement étant: ainsi conservée. Plus particulièrement, l'épaisseur de la couche de substance abradable est telle qu'il existe un jeu entre les extrémités libres des aubes de la soufflante et la couche de substance abradable lors du fonctionnement normal du moteur, ce jeu étant suffisamment réduit pour limiter le passage de l'air afin de conserver un écoulement dynamique de l'air dont la trajectoire est forcée par les aubes de la soufflante. En aval de cette couche peuvent être positionnés des panneaux acoustiques 13 de manière à conserver la continuité de la veine d'écoulement.
Dans l'exemple des figures 2B et 3, la largeur lg est supérieure à la largeur lc et l'espace annulaire interne 15 est délimité par une butée en amont.
D'autres réalisations sont possibles: par exemple, le carter de soufflante peut être constitué d'une seule pièce (tronco-nique, cylindrique ou autre) à symétrie de révolution recouverte sur sa surface interne d'un écran protecteur constitué d'une couche de mousse thermo-formable, elle-même recouverte en partie d'une substance abradable. Comme précédemment, les couches de mousse thermo-formable et de substance abradable, appelées couches d'abradable "grand jeu", sont placées en vis à vis des extrémités des aubes. Le carter de soufflante présente un jeu entre sa surface interne et les extrémités libres des aubes de manière à coller une certaine épaisseur de couches sur la surface interne du carter, par exemple de l'ordre de 20 mm. La veine d'écoulement est conservée par la mise en place, en amont et en aval des couches protectrices, de panneaux acoustiques par exemple.
La protection du carter; en cas de rupture de la liaison cassante du palier fusible, se fait par l'écran constitué de mousse thermo-formable et de la substance abradable. Dans ce cas, les paliers de l'arbre de la soufflante ne sont plus reliés aux parties fixes de la turbomachine ét l'axe de rotation de la soufflante oscille autour de l'axe de rotation B de la turbomachine. Les extrémités des aubes viennént creuser l'écran par fragmentation de matière. Avantageuse-ment, la présence de la couche de mousse thermoforrnable offre une résistance à l'enlèvement de matière moindre que la couche de substance abradable, ce qui ;permet la pulvérisation de l'ensemble des couches d'abradable "grand jeu" en cas de rupture des fusibles du palier.
Pour faciliter ia mise en place de la couche de mousse thermo-formable, celle-ci est constituée de secteurs préfor-més. A titre d'exemple, la couche de mousse thermo-formable est une couche de mousse imide polyacrylique.. Egalement à
titre d'exemple, la couche de substance abradable peut être en résine époxy chargée de billes de verre, en silicone chargée de billes de verre ou tout autre mâtière ayant les propriétés d'abrasion d'une substance abradable.
Plus particulïërement, la couche de substance abradable adhère à la couche de mousse thermo-formable par ses proprié-tés adhésives et par diffusion dans les cellules de la mousse thermo-formable.
Gràce à ces couches d'abradable "grand jeu", le carter n'est pas endommagé lors d'un fonctionnement anormal (par exemple en cas d'ingestion d'un corps étranger). L'utilisation de mousse thermo-formable permet une mise en forme simple, l'usinage pouvant se faire avant la mise en forme, par exemple pour une partie conique de carter de soufflante, profil évolutif. La réparation des couches d'abradable "grand jeu" peut s'effectuer sans matériel requérant un atelier spécifique, ce qui affre un gain de temps et d'argent.
L'épaisseur de ces couches permet de conserver la veine d'écoulement pour qu'en fonctionnement normal, l'extrémité
des aubes du disque de Ia soufflante n'entre pas en contact avec ces couches.
L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation de dispositif de fixation décrits ci-avant, seulement à titre d'exemple, mais elle englobe toutes les variantes que pourra envisager l'homme du métier dans le cadre des revendications ci-après.
L'invention ne s'applique pas uniquement au carter de forme tronconique mais peut s'appliquer.,dans le cas de toùtes autres formes de carter, par exemple cylindrique.
Claims (8)
1. Turbomachine d'axe de rotation B comprenant un carter (10) de soufflante et une soufflante (V) à aubes mobiles (17), un jeu s'étendant entre la surface interne du carter et les extrémités libres des aubes, un palier de la soufflante étant relié à des parties fixes de la turbomachine par des liaisons telles qu'en cas de charge sur les aubes de la soufflante, ces liaisons cassent et l'axe de rotation de la soufflante oscille autour de l'axe de rotation B, caractérisé en ce que le carter comprend, collée sur sa surface interne et sur au mains une partie de l'étendue du jeu, une couche de mousse thermo-formable (12) placée en vis à vis des extrémités des aubes (17) de la soufflante (V), la couche de mousse thermo-formable (12) étant recouverte en partie d'une couche de substance abradable (14), l'épaisseur de la couche de substance abradable (14) étant telle que les extrémités libres des aubes de la soufflante n'atteignent pas la couche de mousse lors du fonctionnement normal de la turbomachine, et en cas de charge sur la soufflante, les extrémités libres des aubes fragmentent au moins en partie l'ensemble des couches d'abradable (14) et de mousse thermo-formable (12).
2. Turbomachine selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'épaisseur de la couche de mousse et de la couche de substance abradable est telle qu'il existe un jeu restant entre les extrémités libres des aubes de la soufflante et la couche de substance abradable lors du fonctionnement normal du moteur, ce jeu restant étant suffisamment réduit pour limiter le passage de l'air afin de conserver un écoulement dynamique de l'air dont la trajectoire est forcée par les aubes de la soufflante.
3. Turbomachine selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la couche de mousse thermo-formable est constituée de secteurs préformés.
4. Turbomachine selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la couche de mousse thermo-formable est une couche de mousse imide polyacrylique.
5. Turbomachine selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la couche de substance abradable est en résine époxy chargée de billes de verre.
6. Turbomachine selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la couche de substance abradable est en silicone chargée de billes de verre.
7. Turbomachine selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la couche de substance abradable adhère directement ou indirectement à la couche de mousse thermo-formable.
8. Carter de soufflante propre à faire partie d'une turboma-chine selon l'une des revendications 1 à 7, le carter comprenant, collée sur sa surface interne, une couche de mousse thermo-formable destinée à être placée en vis à vis d'extrémités libres d'aubes (17) de la soufflante (V), la couche de mousse thermo-formable étant recouverte en partie d'une couche de substance abradable, l'épaisseur de la couche de substance abradable étant telle que les extrémités libres des aubes de la soufflante n'atteignent pas la couche de mousse lors du fonctionnement normal de la turbomachine, et en cas de charge sur la soufflante, l'extrémité des aubes fragmente au moins en partie l'ensemble des couches d'abradable et de mousse thermo-formable.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0309989A FR2859002A1 (fr) | 2003-08-18 | 2003-08-18 | Dispositif abradable sur carter de soufflante d'un moteur de turbine a gaz |
| FR0309989 | 2003-08-18 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA2478788A1 true CA2478788A1 (fr) | 2005-02-18 |
Family
ID=34089846
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA002478788A Abandoned CA2478788A1 (fr) | 2003-08-18 | 2004-08-17 | Dispositif abradable sur carter de soufflante d'un moteur de turbine a gaz |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20050089390A1 (fr) |
| EP (1) | EP1510657A1 (fr) |
| JP (1) | JP2005061419A (fr) |
| CN (1) | CN1590712A (fr) |
| CA (1) | CA2478788A1 (fr) |
| FR (1) | FR2859002A1 (fr) |
| RU (1) | RU2282039C2 (fr) |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2426287B (en) * | 2005-05-18 | 2007-05-30 | Rolls Royce Plc | Blade containment structure |
| US20080063508A1 (en) * | 2006-09-08 | 2008-03-13 | Barry Barnett | Fan case abradable |
| FR2918120B1 (fr) * | 2007-06-28 | 2009-10-02 | Snecma Sa | Turbomachine a double soufflante |
| GB2459844B (en) * | 2008-05-06 | 2011-01-19 | Rolls Royce Plc | Fan section |
| GB2483060B (en) * | 2010-08-23 | 2013-05-15 | Rolls Royce Plc | A turbomachine casing assembly |
| FR2977827B1 (fr) | 2011-07-13 | 2015-03-13 | Snecma | Procede de fabrication d'un carter de soufflante de turbomachine muni de revetements abradable et acoustique |
| US20130202424A1 (en) * | 2012-02-06 | 2013-08-08 | Darin S. Lussier | Conformal liner for gas turbine engine fan section |
| FR2997444B1 (fr) * | 2012-10-31 | 2018-07-13 | Snecma | Moyeu de carter pour une turbomachine |
| EP2801702B1 (fr) * | 2013-05-10 | 2020-05-06 | Safran Aero Boosters SA | Virole interne de redresseur de turbomachine avec joint abradable |
| DE102013212252A1 (de) * | 2013-06-26 | 2014-12-31 | Siemens Aktiengesellschaft | Turbine und Verfahren zur Anstreiferkennung |
| GB201313594D0 (en) * | 2013-07-30 | 2013-09-11 | Composite Technology & Applic Ltd | Fan Track Liner |
| CN103615321B (zh) * | 2013-11-28 | 2015-12-30 | 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 | 一种防止异物进入发动机机匣封闭腔的方法 |
| AT516322B1 (de) * | 2014-10-10 | 2017-04-15 | Facc Ag | Fangehäuse für ein Flugzeugtriebwerk |
| US10213883B2 (en) * | 2016-02-22 | 2019-02-26 | General Electric Company | System and method for in situ repair of gas turbine engine casing clearance |
| FR3075761A1 (fr) * | 2017-12-21 | 2019-06-28 | Airbus Operations | Partie anterieure de nacelle d'un ensemble propulsif comportant un cadre de rigidification incline |
| FR3086020B1 (fr) * | 2018-09-13 | 2020-12-25 | Safran Aircraft Engines | Systeme de retenue axiale d'une bague de roulement |
| CN111577463B (zh) * | 2020-05-25 | 2021-08-17 | 中国航发沈阳发动机研究所 | 一种发动机进气机匣结构 |
| CN114055805B (zh) * | 2020-08-10 | 2023-09-08 | 中国航发商用航空发动机有限责任公司 | 航空发动机风扇易磨环的制造方法 |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3656862A (en) * | 1970-07-02 | 1972-04-18 | Westinghouse Electric Corp | Segmented seal assembly |
| US3843278A (en) * | 1973-06-04 | 1974-10-22 | United Aircraft Corp | Abradable seal construction |
| FR2467977A1 (fr) * | 1979-10-19 | 1981-04-30 | Snecma | Dispositif de securite en cas de rupture d'element rotatif de turbomachine |
| FR2468741A1 (fr) * | 1979-10-26 | 1981-05-08 | Snecma | Perfectionnements aux anneaux a joint d'etancheite refroidi par l'air pour roues de turbine a gaz |
| US4349313A (en) * | 1979-12-26 | 1982-09-14 | United Technologies Corporation | Abradable rub strip |
| US4478552A (en) * | 1982-11-08 | 1984-10-23 | Thompson Stanley E | Method and apparatus for fan blade tip clearance |
| US5160248A (en) * | 1991-02-25 | 1992-11-03 | General Electric Company | Fan case liner for a gas turbine engine with improved foreign body impact resistance |
| US5388959A (en) * | 1993-08-23 | 1995-02-14 | General Electric Company | Seal including a non-metallic abradable material |
| US5431532A (en) * | 1994-05-20 | 1995-07-11 | General Electric Company | Blade containment system |
| US5885056A (en) * | 1997-03-06 | 1999-03-23 | Rolls-Royce Plc | Gas Turbine engine casing construction |
| US6059524A (en) * | 1998-04-20 | 2000-05-09 | United Technologies Corporation | Penetration resistant fan casing for a turbine engine |
| US6364603B1 (en) * | 1999-11-01 | 2002-04-02 | Robert P. Czachor | Fan case for turbofan engine having a fan decoupler |
| US6334617B1 (en) * | 2000-03-02 | 2002-01-01 | United Technologies Corporation | Composite abradable material |
| US6899339B2 (en) * | 2001-08-30 | 2005-05-31 | United Technologies Corporation | Abradable seal having improved durability |
| FR2832191B1 (fr) * | 2001-11-14 | 2004-10-08 | Snecma Moteurs | Aube de soufflante a sommet fragilise |
| US6652222B1 (en) * | 2002-09-03 | 2003-11-25 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Fan case design with metal foam between Kevlar |
-
2003
- 2003-08-18 FR FR0309989A patent/FR2859002A1/fr active Pending
-
2004
- 2004-08-02 US US10/902,781 patent/US20050089390A1/en not_active Abandoned
- 2004-08-12 EP EP04292043A patent/EP1510657A1/fr not_active Withdrawn
- 2004-08-17 JP JP2004237742A patent/JP2005061419A/ja not_active Withdrawn
- 2004-08-17 RU RU2004125186/06A patent/RU2282039C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2004-08-17 CA CA002478788A patent/CA2478788A1/fr not_active Abandoned
- 2004-08-18 CN CN200410056784.6A patent/CN1590712A/zh active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2282039C2 (ru) | 2006-08-20 |
| CN1590712A (zh) | 2005-03-09 |
| US20050089390A1 (en) | 2005-04-28 |
| EP1510657A1 (fr) | 2005-03-02 |
| FR2859002A1 (fr) | 2005-02-25 |
| RU2004125186A (ru) | 2006-01-27 |
| JP2005061419A (ja) | 2005-03-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2478788A1 (fr) | Dispositif abradable sur carter de soufflante d'un moteur de turbine a gaz | |
| CA2646970C (fr) | Panneau de support d'abradable dans une turbomachine | |
| EP1312762B1 (fr) | Aube de soufflante a sommet fragilise | |
| EP0814236B1 (fr) | Support de palier permettant de maintenir en fonctionnement un turbomoteur aprés apparition d'un balourd | |
| EP2028375B1 (fr) | Soufflante pour turbomachine d'aéronef comprenant une bride d'équilibrage masquée par le cône d'entrée | |
| EP0789133B1 (fr) | Disque labyrinthe avec raidisseur incorpore pour rotor de turbomachine | |
| CA2509489C (fr) | Turbomachine avec moyens de retenue axiale du rotor | |
| CA2834213C (fr) | Dispositif d'etancheite pour distributeur de turbine de turbomachine | |
| FR2685033A1 (fr) | Stator dirigeant l'entree de l'air a l'interieur d'une turbomachine et procede de montage d'une aube de ce stator. | |
| FR2800420A1 (fr) | Carter de soufflante pour moteur a turbosoufflante comportant un decoupleur de soufflante | |
| FR2720111A1 (fr) | Système pour le confinement des ailettes d'un turbomoteur. | |
| CA2889751A1 (fr) | Moyeu de carter d'echappement pour une turbomachine | |
| EP2009238A1 (fr) | Roue mobile pour un turboréacteur et turboréacteur la comportant | |
| FR2875842A1 (fr) | Dispositif de limitation de survitesse de turbine dans une turbomachine | |
| CA2635633A1 (fr) | Dispositif amortisseur pour arbre de turbomachine | |
| EP1496266A1 (fr) | Liaison entre disques aubagés sur la ligne rotor d'un compresseur | |
| FR3026774A1 (fr) | Turbomachine comportant un dispositif de freinage du rotor de soufflante. | |
| CA2760667C (fr) | Virole pour stator de turbomoteur d'aeronef a fentes de dechargement mecanique d'aubes | |
| EP1344896A1 (fr) | Dispositif de support et de recentrage d'un arbre d'une soufflante d'un turboréacteur après découplage | |
| CA2977896C (fr) | Disque aubage monobloc comportant un moyeu ayant une face evidee a laquelle est rapporte un organe de comblement | |
| EP3589832B1 (fr) | Agencement d'entree de moteur d'aeronef comprenant un decoupleur mecanique | |
| FR3096105A1 (fr) | rotor de turbomachine à gaz à masselotte | |
| FR2877994A1 (fr) | Support de palier, et moteur d'aeronef equipe d'un tel support de palier. | |
| EP2631490A1 (fr) | Roue à aubes radiale avec couronne de base radialement libre | |
| FR3108663A1 (fr) | Aube de soufflante rotative de turbomachine, soufflante et turbomachine munies de celle-ci |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FZDE | Discontinued |