CA2810181A1

CA2810181A1 - Turbojet casing and turbojet receiving such casings

Info

Publication number: CA2810181A1
Application number: CA2810181A
Authority: CA
Inventors: Patrick Dunleavy; Richard Masson; Bertrand Desjoyeaux
Original assignee: Messier Bugatti Dowty SA; Aircelle SA
Current assignee: Safran Nacelles SAS; Safran Landing Systems SAS
Priority date: 2010-09-06
Filing date: 2011-09-05
Publication date: 2012-03-15
Also published as: RU2013115370A; BR112013004717A2; FR2964427B1; EP2614258A1; WO2012032017A1; CN103080562A; FR2964427A1; RU2544107C2; US20130251519A1

Abstract

Carter de turboréacteur adapté à recevoir une pluralité d'aubes, comportant des moyens d'accrochage d'une extrémité de chaque aubes sur le carter (21, 30), caractérisé en ce que les moyens d'accrochage s'étendent sur une face du carter opposée aux aubes, le carter comporte des orifices (26) pour laisser passer les extrémités des aubes de sorte qu'elles puissent coopérer avec les moyens d'accrochage du carter. Turboréacteur comportant un tel carter.Turbojet casing adapted to receive a plurality of blades, comprising means for hooking one end of each blade onto the casing (21, 30), characterized in that the hooking means extend over one face of the housing opposite the blades, the housing has orifices (26) to allow the ends of the blades to pass so that they can cooperate with the housing hooking means. Turbojet engine comprising such a casing.

Description

Carter de turboréacteur et turboréacteur recevant de telscarters La présente invention concerne un carter de turboréacteur adapté à recevoir une pluralité d'aubes ainsi qu'un turboréacteur intégrant de tels carters.
ARRIERE PLAN DE L'INVENTION
On connaît des carters annulaires comportant des moyens d'accrochage destinés à coopérer avec les extrémités d'une aube.
Différents moyens de d'accrochage ont été
proposés. Par exemple, le document US2009/0317246 préconise des extrémités comportant une plateforme cylindrique formant une portion du carter externe et portant deux flancs de fixation, ce qui conduit à des formes complexes à fabriquer. Le document US2009/0317246 préconise la solidarisation des aubes entre elles au moyen d'un anneau circulaire avant de monter l'ensemble ainsi constitué dans le carter. C'est une solution lourde à mettre en uvre, nécessitant des outillages d'assemblage.
OBJET DE L'INVENTION
Le but de l'invention est donc de proposer un carter pour turboréacteur simple à produire et facile à
monter.
BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION
A cet effet, on propose un carter de turboréacteur adapté à recevoir une pluralité d'aubes, comportant des moyens d'accrochage d'une extrémité de chaque aube sur le carter. Selon l'invention, les moyens d'accrochage s'étendent sur une face du carter opposée aux aubes, le carter comporte des orifices pour laisser passer les extrémités des aubes de sorte qu'elles puissent coopérer avec les moyens d'accrochage du carter.
Un tel agencement permet l'obtention d'un carter simple à produire et facile à monter.
Selon un mode préféré de réalisation, les moyens d'accrochage comportent un membre annulaire s'étendant autour du carter, le carter comportant des fibres longues et de la résine thermoplastique, et le membre annulaire étant obtenu par pultrusion et imprégné d'une résine thermoplastique soudable avec la résine thermoplastique du carter, l'ensemble étant assemblé par compaction à
chaud. Ceci procure à l'ensemble une forte cohésion.
L'invention concerne également un turboréacteur comprenant au moins un carter selon l'invention et une pluralité d'aubes ayant chacune une extrémité liée au carter.
De préférence, dans ce turboréacteur, chacune des aubes comporte :
- une portion avant monobloc allongée découpée dans un profilé pultrudé comportant des fibres liées par de la résine et formant bord d'attaque ;
- une portion arrière monobloc allongée découpée dans un profilé pultrudé comportant des fibres liées par de la résine et formant bord de fuite ;
- une peau découpée dans un tissu de fibres imprégné de résine s'étendant pour recouvrir des faces latérales de l'âme et recouvrant au moins des zones du bord d'attaque et du bord de fuite contiguës à la portion centrale ;
au moins l'un du bord d'attaque ou du bord de fuite présente des prolongements qui s'étendent en saillie de l'âme au moins d'un côté de l'aube, pour porter des moyens d'accrochage coopérant avec les moyens d'accrochage du carter du turboréacteur.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation particuliers de l'invention en relation avec les figures ci-jointes parmi lesquelles :
- la figure 1 est une vue de dessus d'une aube destinée à être fixée à un carter selon l'invention ;
- la figure 2 est une vue en perspective de l'aube de la figure 1, la peau recouvrant l'âme de l'aube étant partiellement écorchée ;
- la figure 3 est une vue en perspective d'un premier mode de fixation de l'aube à un carter selon l'invention ;
- la figure 4 est une vue en perspective d'un deuxième mode de fixation l'aube au carter selon l'invention.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
En référence aux figures 1 et 2, l'aube 1 qui est ici illustrée est une aube de redresseur, destinée à
s'étendre derrière la soufflante d'un turboréacteur.
L'aube 1 comprend un bord d'attaque 2 se présentant ici sous la forme d'une structure allongée monobloc. L'aube 1 comporte par ailleurs un bord de fuite 3 qui se présente également sous la forme d'une structure allongée monobloc.
Le bord d'attaque 2 et le bord de fuite 3 sont découpés dans des profilés obtenus par pultrusion, de préférence avec placement de fibres obliques (procédé dit "pullbraiding"). Les profilés comportent des fibres, par exemple des fibres de carbone, essentiellement disposées selon un axe longitudinal pour former un corps allongé.
Idéalement, sensiblement 80% des fibres sont disposées selon l'axe longitudinal du bord d'attaque X et de fuite Y et 20% des fibres sont disposées selon une inclinaison d'environ 60 degrés par rapport à l'axe longitudinal. Ces proportions et l'agencement des fibres sont donnés à
titre d'exemple. Les fibres sont ici imprégnées de résine thermoplastique.

Entre le bord d'attaque 2 et le bord de fuite 3 s'étend une âme 4. Une peau 5 comportant ici deux voiles 5A, 5B obtenus par découpe dans un tissu de fibres pré-imprégné de résine thermoplastique, s'étendent de part et d'autre de l'âme 4 pour recouvrir celle-ci ainsi que des zones 6, 7 du bord d'attaque 2 et du bord de fuite 3 contigües à l'âme 4.
Les faces de l'âme 4 non recouvertes par les voiles 5A, 5B formant des extrémités libres de l'âme 4 sont ici protégées et renforcées au moyen d'un mélange 22 de fibres courtes et de résine inséré dans une cavité
définie par les voiles 5A, 5B et le bord libre de l'âme 4. Le bord d'attaque 2 et le bord de fuite 3 comportent des prolongements 10, 11, 12, 13 qui s'étendent en saillie de l'âme 4 de chaque côté de l'aube 1.
L'assemblage des différents composants de l'aube 1 entre eux est réalisé par compaction à chaud de manière à solidariser l'ensemble. Ce type d'assemblage confère une grande résistance à l'ensemble de l'aube 1.Enfin, on réalise dans les prolongements 10, 11, 12, 13 des orifices 14, 15, 16, 17 de sorte à transformer ces prolongements en moyens d'accrochage de l'aube 1 destinés à coopérer avec des moyens d'accrochage complémentaire d'un carter du turboréacteur, comme cela va maintenant être détaillé en relation avec les figures 3 et 4.
La figure 3 représente un premier mode de fixation de l'aube 1 à un carter annulaire 20 de turboréacteur. (On a représenté ici le carter externe du turboréacteur réalisé en fibre longues imprégnées de résine thermoplastique). Le carter 20 comporte des orifices 26 pour le passage au travers du carter 20 des prolongements 10, 12 du bord d'attaque 2 et du bord de fuite 3. Les orifices 26 sont illustrés comme étant suffisamment étendus pour laisser passer les prolongements des bords d'attaque et de fuite par le même orifice. Cependant, on pourra en variante réaliser les orifices en deux parties, dont un orifice amont et un orifice aval pour laisser passer respectivement le bord d'attaque et le bord de fuite.
Le carter 20 est équipé de moyens d'accrochage des bords d'attaque qui comportent un rail 21 périphérique qui s'étend autour du carter, sur une face de celui-ci opposé à l'aube. Le rail 21 définit un logement apte à recevoir les têtes 24 d'éléments de fixation 23 en forme générale de T ou de L. Un de ces éléments est ici illustré.
L'élément de fixation 23 comporte une extrémité
opposée 25 opposée à la tête 24 qui est découpée pour accueillir le prolongement 10 du bord d'attaque. La solidarisation entre l'élément de fixation 23 et le prolongement 10 est ici réalisée par brochage. A cet effet, l'extrémité 25 comporte un orifice, non visible ici, situé en regard de l'orifice 14 du prolongement 10 du bord d'attaque 2, pour recevoir une broche de fixation 27.
La fixation du prolongement 12 du bord de fuite 3 est réalisée de manière similaire, au moyen d'un deuxième rail 21', dans lequel un deuxième élément de fixation 23' est engagé pour coopérer avec le prolongement 12 du bord de fuite 3, le tout broché à l'aide d'une broche 27'.
Selon un mode de réalisation préféré, les rails 21, 21' et les éléments de fixation 23, 23' sont réalisés par pultrusion et sont imprégnés de résine thermoplastique permettant ainsi une solidarisation de l'ensemble par une opération unique de compaction à chaud au carter 20.
La figure 3 ne représente, par ailleurs, qu'une moitié de l'aube 1. Ici les portions terminales 11, 13 non visibles sont fixées à un carter interne de façon identique à ce qui vient d'être décrit. Cependant, si l'aube n'a pas de fonction structurale, l'aube peut n'être fixée qu'à un seul des carters.
La figure 4 illustre un deuxième mode de fixation de l'aube 1 à un carter 20 de turboréacteur. Ici, les moyens d'accrochage comportent une cornière 30 périphérique s'étendant autour du carter. La cornière 30 s'étend sur une face opposée du carter 20 par rapport à
l'aube 1. Le carter 20 comporte des orifices de passage 26 permettant aux prolongements des bords d'attaque et de fuite de l'aube de traverser le carter 20 pour s'étendre en regard de la cornière 30.
De manière préférentielle, la cornière 30 est réalisée par pultrusion et est imprégnée de résine thermoplastique.
La cornière 30 présente une section en L dont une première face 28 est ici fixée au carter 20 par compaction à chaud et une deuxième face 29 est fixée au prolongement 10 par brochage. A cet effet, la face 29 de la cornière 30 est percée d'un orifice venant en regard de l'orifice 114 pratiqué dans le prolongement 10 du bord d'attaque. On remarquera d'ailleurs que l'orifice 114 est percé perpendiculairement à l'orifice 14 du mode de réalisation précédent. On remarquera également que le prolongement 10 a été usiné pour présenter une face dressée venant en appui contre la face en regard de l'aile 29.
Comme dans l'exemple précédent, les différents éléments du carter sont solidarisés entre eux par thermocompaction.
Par ailleurs, les prolongements 11, 12, 13 du bord d'attaque 2 et du bord de fuite 3, non représentés, sont fixés de façon identique à une cornière similaire.
L'opération de fixation de l'aube 1 à la cornière 30 est répétée autant de fois que d'aubes sont à

disposer.
Outre leur rôle pour la fixation des aubes par leur prolongement de bord d'attaque ou de bord de fuite, on remarquera que les rails et cornières contribuent également à rigidifier le carter du turboréacteur.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus et sont susceptibles de variantes qui apparaîtront à l'homme de métier sans sortir du cadre de l'invention tel que défini par les revendications.
Notamment, les matériaux utilisés pour la réalisation des différents éléments 2, 3, 4, 5 de l'aube 1 et des moyens d'accrochage 21, 23, 27 peuvent aussi bien être des matériaux composites que des matériaux métalliques ou d'une combinaison des deux.
De même, les renforts 22, visibles à la figure 2, venant coiffer les extrémités libres de l'âme 4 peuvent être remplacés ou complétés par un rabattement de la peau d'un ou des voiles 5A, 5B. Dans ce cas, la dimension des voiles 5A, 5B sera ajustée pour prévoir un rabat venant recouvrir l'extrémité libre de l'âme.
De même, les moyens d'accrochage du carter et ceux du bord d'attaque et de fuite peuvent être solidarisés entre eux par des opérations de compaction à
chaud, de soudage, de collage ou encore utilisant des couples vis/écrou ou toute autre solution assurant le maintien de ces éléments entre eux.
En outre, les aubes peuvent avoir une structure différente de celle décrite et par exemple une structure monobloc.
Enfin, bien que les figures 3 et 4 suggèrent des moyens de fixation identiques à chacun des prolongements 10, 11, 12, 13 du bord d'attaque 2 et du bord de fuite 3 selon deux modes de réalisation différents, il n'est pas contraire à l'invention que chaque prolongement soit fixé

au carter 20 selon l'un ou l'autre des moyens de fixation de manière indépendante.
Bien qu'ici les moyens d'accrochage comportent un membre annulaire sous la forme d'un rail ou d'une cornière périphérique s'étendant autour du carter, d'autres moyens d'accrochage pourraient être envisagés, comme des pattes de fixation sur lesquelles sont fixées les extrémités des aubes après traversée du carter. Turbojet engine casing and turbojet engine receiving suchcarriers The present invention relates to a housing of turbojet engine adapted to receive a plurality of vanes and a turbojet incorporating such casings.
BACKGROUND OF THE INVENTION
Ring casings are known comprising means of attachment intended to cooperate with the ends of a dawn.
Different means of attachment have been proposed. For example, document US2009 / 0317246 recommends ends with a platform cylinder forming a portion of the outer casing and carrying two flanks of fixation, which leads to complex shapes to manufacture. Document US2009 / 0317246 advocates the joining of the blades to each other at way of a circular ring before mounting the set thus formed in the housing. This is a heavy solution to implement, requiring tools assembly.
OBJECT OF THE INVENTION
The object of the invention is therefore to propose a crankcase for turbojet simple to produce and easy to ascend.
BRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION
For this purpose, a housing of turbojet engine adapted to receive a plurality of blades, having means for attaching an end of every dawn on the crankcase. According to the invention, the means latches extend on one face of the opposite housing at the blades, the housing has holes for pass the ends of the blades so that they can cooperate with the attachment means of the housing.
Such an arrangement makes it possible to obtain a casing simple to produce and easy to assemble.
According to a preferred embodiment, the means latching members comprise an annular member extending around the housing, the housing having long fibers and thermoplastic resin, and the annular member being obtained by pultrusion and impregnated with a resin weldable thermoplastic with thermoplastic resin of the housing, the assembly being assembled by compaction to hot. This gives the whole a strong cohesion.
The invention also relates to a turbojet engine comprising at least one housing according to the invention and a plurality of blades each having an end connected to the casing.
Preferably, in this turbojet engine, each of the blades comprises:
- An elongated one-piece front portion cut out in a pultruded profile comprising fibers bound by resin and forming an edge attack;
- An elongated one-piece rear portion cut out in a pultruded profile comprising fibers bound by resin and forming edge of leakage;
- skin cut from a fiber fabric impregnated with resin extending to cover lateral faces of the soul and covering at less areas of the leading edge and the edge of leak contiguous to the central portion;
at least one of the leading edge or the trailing edge presents extensions that protrude from the soul at least on one side of the dawn, to wear fastening means cooperating with the means attachment of the turbojet casing.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Other features and benefits of the invention will appear on reading the description following of particular embodiments of the invention in relation to the accompanying figures among which:
- Figure 1 is a top view of a dawn intended to be fixed to a housing according to the invention;
FIG. 2 is a perspective view of the dawn of Figure 1, the skin covering the soul of dawn being partially skinned;
FIG. 3 is a perspective view of a first method of fixing the blade to a housing according to the invention;
FIG. 4 is a perspective view of a second method of fixing the dawn to the housing according to the invention.
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
With reference to FIGS. 1 and 2, dawn 1 which is here illustrated is a dawn of rectifier, intended for extend behind the blower of a turbojet.
Dawn 1 includes a leading edge 2 presented here in the form of an elongated monobloc structure. Dawn 1 also has a trailing edge 3 which presents itself also in the form of an elongate structure piece.
Leading edge 2 and trailing edge 3 are cut into profiles obtained by pultrusion, preferably with oblique fiber placement (so-called "Pullbraiding"). The profiles comprise fibers, for example of carbon fibers, essentially arranged along a longitudinal axis to form an elongate body.
Ideally, substantially 80% of the fibers are arranged along the longitudinal axis of the leading edge X and trailing Y and 20% of the fibers are arranged according to an inclination about 60 degrees to the longitudinal axis. These proportions and arrangement of the fibers are given to as an example. The fibers are here impregnated with resin thermoplastic.

Between the leading edge 2 and the trailing edge 3 extends a soul 4. A skin 5 here comprising two sails 5A, 5B obtained by cutting into a pre-formed fiber fabric impregnated with thermoplastic resin, extend from other of the soul 4 to cover it as well as zones 6, 7 of the leading edge 2 and the trailing edge 3 contiguous to the soul 4.
The faces of the soul 4 not covered by the sails 5A, 5B forming free ends of the core 4 are here protected and reinforced by means of a mixture 22 of short fibers and resin inserted into a cavity defined by veils 5A, 5B and the free edge of the soul 4. The leading edge 2 and the trailing edge 3 comprise extensions 10, 11, 12, 13 which extend in protrusion of the soul 4 on each side of the dawn 1.
The assembly of the different components of dawn 1 between them is made by hot compaction so to secure the whole. This type of assembly confers a great resistance to the whole of the dawn 1. Finally, one realizes in the extensions 10, 11, 12, 13 of the orifices 14, 15, 16, 17 so as to transform these extensions in means of attachment of the dawn 1 intended to cooperate with hooking means complementary to a turbojet engine case, like this will now be detailed in relation to the figures 3 and 4.
Figure 3 represents a first mode of fixing the blade 1 to an annular housing 20 of turbojet. (We have shown here the outer casing of the turbojet engine made of long fiber impregnated with thermoplastic resin). The housing 20 has holes 26 for the passage through the housing 20 of the extensions 10, 12 of the leading edge 2 and the edge of 3. The holes 26 are illustrated as being extended enough to let the extensions of the leading and trailing edges by the same orifice. However, we can alternatively realize the two-part ports, including an upstream port and a downstream orifice to let the edge respectively attack and the trailing edge.
The housing 20 is equipped with hooking means leading edges which include a rail 21 device that extends around the housing, on one side of it opposed to dawn. The rail 21 defines a housing adapted to receive the heads 24 of elements of fastener 23 in the general shape of T or L. One of these elements is here illustrated.
The fastening element 23 has one end opposite 25 to the head 24 which is cut for accommodate the extension 10 of the leading edge. The fastening between the fastening element 23 and the extension 10 is here made by broaching. In this effect, the end 25 has an orifice, not visible here, located opposite orifice 14 of extension 10 of the leading edge 2, to receive a fixing pin 27.
Fixing the extension 12 of the trailing edge 3 is done in a similar way, by means of a second rail 21 ', wherein a second fastener 23' is engaged to cooperate with the extension 12 of the edge 3 leakage, all pinned with a pin 27 '.
According to a preferred embodiment, the rails 21, 21 'and the fastening elements 23, 23' are made by pultrusion and are impregnated with resin thermoplastic thus allowing a solidarization of the whole by a unique operation of hot compaction to the casing 20.
Figure 3 represents, moreover, only one half of dawn 1. Here the end portions 11, 13 not visible are attached to an internal casing so identical to what has just been described. However, if dawn has no structural function, dawn can be attached to only one of the housings.
Figure 4 illustrates a second mode of attachment from dawn 1 to a turbojet casing 20. Here, the fastening means comprise an angle 30 peripheral extending around the housing. The angle 30 extends on an opposite face of the casing 20 with respect to dawn 1. The housing 20 has through holes 26 allowing the extensions of the leading edges and dawn leak to cross the crankcase 20 to extend next to the angle 30.
Preferably, the angle 30 is made by pultrusion and impregnated with resin thermoplastic.
The angle 30 has an L-shaped section, one of which first face 28 is here fixed to the housing 20 by compaction and a second face 29 is attached to extension 10 by broaching. For this purpose, the face 29 of the angle 30 is pierced with an orifice opposite of the orifice 114 made in the extension 10 of the edge attack. It will also be noted that the orifice 114 is pierced perpendicularly to orifice 14 of the previous realization. It will also be noted that extension 10 has been machined to present a face standing erect against the face opposite the wing 29.
As in the previous example, the different crankcase elements are joined together by thermocompaction.
In addition, extensions 11, 12, 13 of leading edge 2 and trailing edge 3, not shown, are fixed identically to a similar angle.
The operation of fixing the dawn 1 to the angle 30 is repeated as many times as blades are at have.
In addition to their role in blade attachment by their extension of the leading edge or the trailing edge, it will be noted that the rails and angles contribute also to stiffen the turbojet engine casing.
Of course, the invention is not limited to embodiments described above and are likely variants that will appear to the man from without departing from the scope of the invention as defined by the claims.
In particular, the materials used for the realization of the different elements 2, 3, 4, 5 of the dawn 1 and hooking means 21, 23, 27 may also well being composite materials that materials metal or a combination of both.
Similarly, the reinforcements 22, visible in FIG.
coming to cap the free ends of the soul 4 can be replaced or supplemented by a folding of the skin of one or more sails 5A, 5B. In this case, the dimension of sails 5A, 5B will be adjusted to provide a flap cover the free end of the soul.
Similarly, the attachment means of the housing and those of the leading and trailing edge can be interconnected by compaction operations at hot, welding, gluing or even using torque screw / nut or any other solution ensuring the keeping these elements together.
In addition, the blades can have a structure different from that described and for example a structure piece.
Finally, although Figures 3 and 4 suggest fastening means identical to each of the extensions 10, 11, 12, 13 of the leading edge 2 and the trailing edge 3 according to two different embodiments, it is not contrary to the invention that each extension is fixed to the casing 20 according to one or the other of the fixing means independently.
Although here the means of attachment include a annular member in the form of a rail or a peripheral angle extending around the housing, other means of attachment could be envisaged, as fixing lugs on which are fixed the ends of the blades after passing through the housing.

Claims

1. Turbojet engine casing adapted to receive a plurality of vanes, comprising hooking means one end of each blade on the housing (21, 30), characterized in that the attachment means extend on one face of the housing opposite the blades, the housing has orifices (26) for passing the ends of the blades so that they can cooperate with the attachment means of the housing.

The housing of claim 1 wherein the attachment means comprise an annular member (21, 30) extending around the housing.

The housing of claim 2, wherein the annular member has at least one rail (21) device in which extremities are inserted (24) fastening elements (23) of the ends of blades.

The housing of claim 2, wherein the annular member has an angle (30) device on which the ends of the blades.

5. Carter according to claim 2, the latter being made of long fibers associated with a resin thermoplastic, while the annular member (21, 30) is obtained by pultrusion and impregnated with a resin weldable thermoplastic with thermoplastic resin of the housing, the assembly being assembled by compaction to hot.

6. Turbeactor comprising at least one crankcase according to one of the preceding claims, and a plurality of blades each having an end connected to the casing.

7. Turbojet engine according to claim 6, in which each of the blades comprises:

- a front portion (2) elongated monobloc cut into a pultruded profile comprising fibers bound by resin and forming leading edge ;
an elongated rear portion (3) cut into a pultruded profile comprising fibers bound by resin and forming trailing edge;
a central portion (4) forming a soul extending between the leading edge (2) and the edge of leakage (3);
a skin (5) cut from a fiber fabric impregnated with resin extending to cover lateral faces of the core (4) and covering at least leading edge areas (6, 7) (2) and the trailing edge (3) contiguous to the portion central (4);
at least one of the leading edge (2) or the trailing edge (3) has extensions (10, 11, 12, 13) which projecting from the web (4) at least on one side of dawn (1) for carrying hooking means (14, 15, 16, 17) of the dawn (1) cooperating with the means attachment of the casing (20) of the turbojet engine.