EP0095409B1 - Dispositif d'amortissement pour aubes dans un rotor d'une turbomachine - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a turbomachine rotor comprising damping devices for blades.
- a device in which the damping element in stone is embedded between the upstream face of the rim of the support disc and a flange.
- the angle of this square member has a critical bending zone.
- the turbomachine rotor comprises damping devices for blades, each damping device being constituted by a damping member disposed in a cavity delimited, circumferentially, by the stilts of the feet of two consecutive blades , radially, inside by a tooth of the blade support disc, on the outside by the lower faces of the half platforms of said two consecutive blades and, axially, upstream by the upstream parts of the half platforms, at l 'downstream, on the one hand by a bequet secured to the disc tooth and, on the other hand, by webs secured to each of the two consecutive blades.
- This device is characterized in that, the damping member is mounted so as to be able to pivot, at its upstream end around a geometric axis perpendicular to a radial axis of the support disc and in the median plane thereof, so as to be able to occupy two positions, the first, in operation, under the centrifugal action, in which the upper part of said member, conforming to constitute a projecting dihedral comes to marry a re-entrant dihedron constituted by the half platforms of the two consecutive blades, one axial immobilization downstream of said member being obtained by a stop means, the second, retracted, in which the radial height of said member is less than that of the bevel of the disc delimiting, downstream, the cavity so as to allow the passage, above said member, of the web of each of said blades, which allows their disassembly by withdrawal upstream.
- This arrangement allows the damping member to pass under the veil of the blade during assembly or disassembly blade by blade. In addition, it is better positioned between the stilts of the blades so that jamming cannot occur. In order to optimize its resistant work under the platforms of the blades, the bearing surface of the damping members is larger because it extends under the common platforms of two blades.
- the damping member is pivotally mounted around its end which has a cylindrical boss engaged in a cylindrical bottom housing formed between two spoilers shaped in the middle part of a disc tooth of support.
- This arrangement has the advantage of the simplicity of its mechanism and of using gravity to maintain the damping member of the blades located in the upper part in the retracted position, and to allow the unitary disassembly of said blades.
- the damping member is subjected to the action of an elastic member keeping said damping member in contact with the underside of the platforms of the blades.
- the damper is free in the cavity formed by a tooth of the disc, the stilts and the platforms of two consecutive blades.
- an elastic member is associated with it which presses said member on the underside of the wings of two consecutive platforms and which participates in the sequence mounting.
- FIGs 1 and 2 there is shown a support disc 1 having housings 2 in which the feet 3 of the blades 4 are mounted.
- a damping member 8 for the vibrations of the blades 4.
- the damping member 8 consists of a plate having an upper part 8a shaped to constitute a projecting dihedral conforming, under the action of centrifugal force, to the re-entrant dihedron formed by the platforms 6, 6a of the two consecutive blades 4.
- the damping member 8 is pivotally mounted by its upstream in the middle part of the space between the blades 4 and the support disc 1, along an axis perpendicular to a radial axis of the support disc.
- the damping member B has at its upstream end a cylindrical boss 9 engaged in a housing 10 whose bottom 10a is cylindrical and which is formed between two spoilers 11 and 12 formed in the middle part of the tooth 7 of the disc. support 1.
- the front spoiler 12 prevents the boss 9 from sliding forward when the engine is stopped.
- the rear spoiler 11 supports the force ax: al, represented by an arrow in FIG. 1, due to the centrifugal force of the damping member and for this purpose it is therefore reinforced.
- a hole 13 drilled in the cylindrical boss 9 makes it possible to position the center of gravity at the largest possible diameter, therefore as far as possible from the disc tooth.
- the damping member 8 When the engine is running, the damping member 8 is plate under the action of centrifugal force against the platforms 6, 6a of the blades, so that the upper part 8a of said protruding dihedral-shaped member comes to marry the dihedron reentrant constitutes by platforms 6, 6a of two consecutive blades.
- FIGS. 3, 4 and 5 Another embodiment of the damping device shown in FIGS. 3, 4 and 5 consists of a damping member 15 made of sheet metal cut in the shape of a cross and then folded longitudinally to form a projecting dihedral formed from the faces 15a, 15b and the four edges 15c, 15d, 15e, 15f are then folded in the shape of a gutter.
- the upstream edge 15e receives in its concave part a helical torsion spring 16 which consists of two parts 16a, 16b whose free ends 17a. 17b are fixed in particular by welding to the internal face of the damping member 15, said parts 16a, 16b of the helical spring being connected by a loop 18 bearing against the support disc 1.
- the rear edge 15f in the form of a gutter adapts to the curvature 19 of the rear veil of the blade 4.
- the damping member 15 In operation at high speed, the damping member 15 is pressed by centrifugal force under the platforms 6, 6a of the blades, the spring 16 no longer being pressed against the tooth 7 of the disc 1, the damping takes place by friction. At low speeds, the spring 16 keeps the damping member 15 in contact with the platforms 6, 6a and prevents the blade from rattling at low speed of rotation.
- the ribs formed by the folded edges 15c, 15d, 15e, 15f provide rigidity which prevents buckling of the part.
- the spring 16 ensures the positioning of the damping member under the platforms 6, 6a of the blades.
- a blade 4 To mount a blade 4, it is inserted from the front into its cell 2. Then a damping member 15 is wedged in the rear part of a lateral cavity of the blade.
- the adjacent blade is introduced and as the rear web 14 of this second blade progresses towards the rear of the disc, it crushes the spring 16 of the damping member 15 then the spring relaxes when the web 14 of the 'dawn arrives at the base of the rear spoiler of the disc 1, and, almost completely relaxed, it plates the damper on the wings of the two adjacent platforms 6, 6a.
- the damping member Due to its dihedral shape, the damping member is automatically positioned in the dihedral formed by the two platforms.
- the damping member To dismantle a vane 4, the damping member must be placed in the retracted position, for this it is necessary to crush the spring 16 of the damping member, either by pulling the damper from the front using pliers special, either by pressing on the damping member 15 using a blade inserted radially by the clearance 20 existing between two platforms 6, 6a (see FIG. 2).
- This arrangement can also be used to dampen the vibrations of stator vanes but, in this case, the stiffness of the spring must be greater.
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Description
- La presente invention a pour objet un rotor de turbomachine comportant des dispositifs d'amortissement pour aubes.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- Le bord arrière 15f en forme de gouttière s'adapte à la courbure 19 du voile arrière de l'aube 4.
- 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.
- Les nervures formées par les bords replies 15c, 15d, 15e, 15f apportent une rigidité qui s'oppose au flambage de la pièce.
- A l'arrêt le ressort 16 assure le positionnement de l'organe amortisseur sous les plateformes 6, 6a des aubes.
- 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.
- 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.
- En raison de sa forme en dièdre, l'organe amortisseur se positionne automatiquement dans le dièdre forme par les deux plateformes.
- 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).
- 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.
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