EP0797005B1 - Dispositif de retenue du pied des aubes d'une soufflante - Google Patents

Dispositif de retenue du pied des aubes d'une soufflante Download PDF

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EP0797005B1
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root
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elastomer
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Safran Aircraft Engines SAS
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/30—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers
    • F01D5/32—Locking, e.g. by final locking blades or keys
    • F01D5/323—Locking of axial insertion type blades by means of a key or the like parallel to the axis of the rotor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/32—Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps
    • F04D29/321—Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps for axial flow compressors
    • F04D29/322—Blade mountings
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S416/00—Fluid reaction surfaces, i.e. impellers
    • Y10S416/50—Vibration damping features

Definitions

  • the invention relates to a foot retention device for blades of a fan.
  • the fan blades of turbojets are generally mounted with play in cells fitted in the rim rotor disc and are held in place so known, by wedges slid into the cells under each dawn foot. Fixing means are provided upstream and downstream of the disc to prevent axial displacement of the blades.
  • the object of the invention is to solve these problems and to make a blade retainer allowing to dampen the vibrations of the blades, to avoid tilting of the blade root when the centrifugal forces are weak, and allowing the rotation of the foot of the blades in case of extreme effort to avoid breaking the dawn in its based.
  • the wedge includes a metallic structure with filled hollowed parts by overmolding with a semi-rigid elastomeric material.
  • the wedge has an essentially metallic central area extending to the lateral edge of the wedge located on the side of the dawn extrados.
  • the central metal area has a machined profile set back from the profile of the cell, which allows the rotation of the dawn foot during a shock violent.
  • the hold has two extreme zones upstream and downstream of all-metal structure and two side edges in elastomeric material except in the central metallic area. Between the two lateral edges and on either side of the central metal area the wedge has a part lower metal and an upper part in elastomer.
  • the device for retaining the foot of a blade fan, the dawn having two flanks called respectively lower and upper surfaces, the foot of dawn being engaged in a cell of a rotor disc and held in the cell by a wedge placed under the foot of dawn is characterized in that the wedge is a curved axis plate longitudinal XX 'composed of a metallic structure comprising recessed parts filled by overmolding with a semi-rigid elastomeric material, the shim comprising a essentially metallic central zone extending up to a lateral edge of the wedge located on the side of the upper surface of dawn.
  • a disc of a rotor is shown blower having a rim in which are formed axially oriented cells or grooves 2 and having in section a dovetail shape.
  • each cell 2 is engaged by axial sliding a foot 3 of a blade 4.
  • Foot 3 has a shaped section dovetail.
  • an elastic wedge 5 which maintains the foot 3 against the walls of the cell 2.
  • the wedge 5 shown in Figures 3, 4, 5 is presented in the form of a curved plate of longitudinal axis XX ' composed of a metallic structure comprising parts recesses filled by overmolding with an elastomeric material semi-rigid polyurethane type.
  • the hold has two upstream 10 and downstream end zones 11 and a central zone 12 of entirely structure metallic, the central zone extending to the lateral edge of the hold located on the extrados side of dawn.
  • the hold has two lateral edges in elastomer 13, 14, 15 except in the central metal zone 12 located on the side of the dawn extrados.
  • the wedge consists of a metallic lower part 16, 17 and a part upper in elastomer 18, 19.
  • the central metal zone 12 On the lateral edge of the wedge located on the side of the upper surface of at dawn, the central metal zone 12 has a profile machined back 20 with respect to the profile 21 of the parts upstream and downstream of the hold, and filled with the material elastomer.
  • the recessed machined profile allows deformation in torsion of the central metal zone 12 of the wedge under the effect of the torque produced by the impact on the blade.
  • the deformation of the wedge takes place on the side of the upper surface of dawn, allows a rotation of the foot of the dawn having undergone the shock and eliminates the risk of blade breakage at level of the attachment of the foot.
  • the overmolding of the shim by the elastomeric material is performed at a rating slightly higher than that of the metal part.
  • the elasticity of the elastomeric material allows to mount the wedge in slight compression under the foot of dawn.
  • the wedge 5 ensures the maintenance of the foot 3 of the blades 4 in good position thanks to the stiffness of the zones upstream 10 and downstream 11 metallic associated with the extra thickness polyurethane type elastomer, the shim 5 being mounted in compression under foot 3 of dawn to annihilate the game residual between the wedge and the blade root in cell 2 of the disc 1.
  • wedge 5 ensures the absorption of part of the forces undergone by the impacted dawn thanks to the profile machined in withdrawal 20 from the central metal zone 12. The dawn positioning is retained after the impact.

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Description

L'invention concerne un dispositif de retenue du pied des aubes d'une soufflante.
Les aubes de soufflante des turboréacteurs sont généralement montées avec du jeu dans des alvéoles aménagées dans la jante d'un disque de rotor et sont maintenues en place, de manière connue, par des cales glissées dans les alvéoles sous chaque pied d'aube. Des moyens de fixation sont prévus à l'amont et à l'aval du disque pour empêcher le déplacement axial des aubes.
Lors de l'autorotation des aubes à l'arrêt ou de la rotation à faible vitesse du rotor, la force centrifuge qui s'exerce sur les aubes n'est pas suffisante pour maintenir les pieds d'aube en position. Il se produit un cliquetis dû au basculement des aubes dans les alvéoles et une usure prématurée des surfaces en contact.
Pour remédier à ce défaut et limiter les jeux et les vibrations, différentes configurations de cales ont été proposées, telle qu'une lame métallique élastique ou une barre de torsion. Cependant, pour que l'amortissement des vibrations des aubes soit efficace, il est nécessaire que la cale soit en contact étroit avec le pied de l'aube et exerce un effort important contre le pied de l'aube. Par ailleurs, en cas d'effort extrême dû par exemple à des essais d'ingestion d'oiseaux ou à la percussion d'une aube suite à la rupture d'une aube adjacente, le bord d'attaque et l'intrados de l'aube percuttée subissent des dommages très importants qui peuvent entraíner une rupture de cette aube à sa base. Pour éviter que sous l'effet d'un choc l'aube percuttée se rompe à son tour, la cale doit permettre une certaine rotation de l'aube percuttée.
Le but de l'invention est de résoudre ces problèmes et de réaliser un dispositif de retenue du pied des aubes permettant d'amortir les vibrations des aubes, d'éviter le basculement du pied des aubes lorsque les efforts centrifuges sont faibles, et permettant la rotation du pied des aubes en cas d'effort extrême afin d'éviter la rupture de l'aube en sa base.
Pour cela, conformément à l'invention, la cale comporte une structure métallique comportant des parties évidées comblées par surmoulage avec un matériau élastomère semi-rigide. La cale comporte une zone centrale essentiellement métallique s'étendant jusqu'au bord latéral de la cale situé du côté de l'extrados de l'aube. La zone centrale métallique comporte un profil usiné en retrait par rapport au profil de l'alvéole, ce qui permet la rotation du pied de l'aube lors d'un choc violent. La cale comporte deux zones extrêmes amont et aval de structure entièrement métallique et deux bords latéraux en matériau élastomère sauf dans la zone centrale métallique. Entre les deux bords latéraux et de part et d'autre de la zone centrale métallique la cale comporte une partie inférieure métallique et une partie supérieure en élastomère.
Selon l'invention le dispositif de retenue du pied d'une aube de soufflante, l'aube comportant deux flancs appelés respectivement intrados et extrados, le pied de l'aube étant engagé dans un alvéole d'un disque de rotor et maintenu dans l'alvéole par une cale placée sous le pied de l'aube, est caractérisé en ce que la cale est une plaque curviligne d'axe longitudinal XX' composée d'une structure métallique comportant des parties évidées comblées par surmoulage avec un matériau élastomère semi-rigide, la cale comportant une zone centrale essentiellement métallique s'étendant jusqu'à un bord latéral de la cale situé du côté de l'extrados de l'aube.
D'autres particularités et avantages de l'invention apparaitront clairement dans la suite de la description donnée à titre d'exemple non limitatif et faite en regard des figures annexées qui représentent :
  • la figure 1, une vue en coupe radiale du dispositif de retenue d'un pied d'aube d'une soufflante, selon l'invention;
  • la figure 2, une vue de face d'un pied d'aube logé dans un alvéole et maintenu au moyen d'une cale, selon l'invention ;
  • la figure 3, une vue en coupe longitudinale d'une cale de retenue d'un pied d'aube, selon l'invention ;
  • la figure 4, une vue de dessus de la cale de la figure 3, selon l'invention
  • la figure 5 une vue de face selon la ligne A-A de la cale de la figure 3, selon l'invention.
Sur les figures 1 et 2, est représenté un disque d'un rotor de soufflante présentant une jante dans laquelle sont ménagées des alvéoles ou rainures 2 orientés axialement et présentant en section une forme de queue d'aronde.
Dans chaque alvéole 2 est engagé par coulissement axial un pied 3 d'une aube 4. Le pied 3 présente une section en forme de queue d'aronde. Entre le pied 3 de l'aube 4 et le fond de l'alvéole 2 est engagée une cale élastique 5 qui maintient le pied 3 contre les parois de l'alvéole 2.
La cale 5 représentée sur les figures 3, 4, 5 se présente sous la forme d'une plaque curviligne d'axe longitudinal XX' composée d'une structure métallique comportant des parties évidées comblées par surmoulage avec un matériau élastomère semi-rigide de type polyuréthane.
Ainsi la cale comporte deux zones extrêmes amont 10 et aval 11 et une zone centrale 12 de structure entièrement métallique, la zone centrale s'étendant jusqu'au bord latéral de la cale situé du côté de l'extrados de l'aube.
Entre les deux zones extrêmes amont 10 et aval 11 la cale comporte deux bords latéraux en élastomère 13, 14, 15 sauf dans la zone centrale métallique 12 située du côté de l'extrados de l'aube. Le long de l'axe longitudinal XX', entre les deux bords latéraux et de part et d'autre de la zone centrale métallique 12, la cale est constituée d'une partie inférieure métallique 16, 17 et d'une partie supérieure en élastomère 18, 19.
Sur le bord latéral de la cale situé du côté de l'extrados de l'aube, la zone centrale métallique 12 comporte un profil usiné en retrait 20 par rapport au profil 21 des parties amont et aval de la cale, et comblé par le matériau élastomère. Lors de chocs violents éventuels subis par l'aube, le profil usiné en retrait permet une déformation en torsion de la zone centrale métallique 12 de la cale sous l'effet du couple de torsion produit par le choc sur l'aube. La déformation de la cale s'effectue du côté de l'extrados de l'aube, autorise une rotation du pied de l'aube ayant subi le choc et permet d'éliminer les risques de rupture d'aube au niveau de l'attache du pied.
Le surmoulage de la cale par le matériau élastomère est effectué à une cote légèrement supérieure à celle de la partie métallique. L'élasticité du matériau élastomère permet de monter la cale en légère compression sous le pied de l'aube. La cale 5 permet d'assurer le maintien du pied 3 des aubes 4 en bonne position grâce à la raideur des zones métalliques amont 10 et aval 11 associée à la surépaisseur d'élastomère de type polyuréthane, la cale 5 étant montée en compression sous le pied 3 de l'aube pour annihiler le jeu résiduel entre la cale et le pied d'aube dans l'alvéole 2 du disque 1.
En cas d'effort extrême tel que la percussion d'une aube suite à une perte d'aube adjacente ou à un essai d'ingestion d'oiseaux, la cale 5 assure l'absorption d'une partie des efforts subis par l'aube impactée grâce au profil usiné en retrait 20 de la zone centrale métallique 12. Le positionnement de l'aube est conservé après le choc.
L'amélioration de la situation vibratoire des aubes est assurée grâce à la partie en élastomère de la cale. Sous l'effet de la force centrifuge, cette partie en élastomère se déforme et se plaque sous les pieds des aubes.

Claims (5)

  1. Dispositif de retenue du pied d'une aube de soufflante, l'aube comportant deux flancs appelés respectivement intrados et extrados, le pied de l'aube étant engagé dans un alvéole d'un disque de rotor et maintenu dans l'alvéole par une cale placée sous le pied de l'aube, caractérisé en ce que la cale (5) est une plaque curviligne d'axe longitudinal XX' composée d'une structure métallique comportant des parties évidées comblées par surmoulage avec un matériau élastomère semi-rigide, la cale comportant une zone centrale (12) essentiellement métallique s'étendant jusqu'à un bord latéral de la cale situé du côté de l'extrados de l'aube.
  2. Dispositif de retenue du pied d'une aube de soufflante selon la revendication 1, caractérisé en ce que la zone centrale métallique (12) comporte un profil usiné en retrait (20) par rapport au profil (21) de l'alvéole (2).
  3. Dispositif de retenue du pied d'une aube de soufflante selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cale comporte deux zones extrêmes amont (10) et aval (11) de structure entièrement métallique.
  4. Dispositif de retenue du pied d'une aube de soufflante selon la revendication 1, caractérisé en ce que sauf dans la zone centrale métallique (12), la cale comporte deux bords latéraux en élastomère (13, 14, 15).
  5. Dispositif de retenue du pied d'une aube de soufflante selon la revendication 4, caractérisé en ce que entre les deux bords latéraux en élastomère (13, 14, 15) et de part et d'autre de la zone centrale métallique (12), la cale comporte une partie inférieure métallique (16, 17) et une partie supérieure en élastomère (18, 19).
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