EP1777371A1 - Device and method for mounting a root of a blade of a turbomachine and a turbomachine with such a device - Google Patents
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- EP1777371A1 EP1777371A1 EP06119409A EP06119409A EP1777371A1 EP 1777371 A1 EP1777371 A1 EP 1777371A1 EP 06119409 A EP06119409 A EP 06119409A EP 06119409 A EP06119409 A EP 06119409A EP 1777371 A1 EP1777371 A1 EP 1777371A1
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Definitions
- the invention relates to a method of mounting the foot of a fixed or movable metal turbine engine blade in the cell of a metal support and the assembly for such a mounting.
- the present invention is not limited to the case where the support of the blade root is constituted by a fan rotor disc, it also encompasses other mounting situations of blades, for example on the rotor disk low pressure compressor, or even in the inlet area of the high pressure compressor.
- the present invention applies to the case where the support is a housing or a flange supporting fixed vanes.
- the level of local stresses is very high because of the coefficient of friction at the interface between the walls in contact with the root of the blade and the cell formed of a metal / metal contact.
- the document US 5,160,243 proposes to use a montage with a metallic foil between a dawn and a disk both in titanium.
- An object of the invention is to provide another method for mounting a fixed or mobile turbine engine blade, made of metal, in the cell of a metal support, in order to further improve the resistance to contact pressure. between these parts, while allowing a very easy and fast implementation of this process, both during initial assembly and for a repair of the mounting of the foot of the blade.
- the film replaces the anti-wear metal coating of the prior art.
- This type of film is already used for mounting the blade roots made of composite material by using a resin-resistant fabric film of resin impregnated fibers.
- the method according to the invention is both usable during the initial assembly but also for the realization of a repair of the assembly between the foot of a blade and its cell that this assembly was initially made in accordance with the invention or by resorting to a metal anti-wear coating.
- the film is pre-glued, on the surface or in bulk.
- the glue is heat-polymerizable and during step b) the assembly comprising at least the root of the blade, the support and the film are placed in an autoclave heated to a temperature allowing the setting of the glue. , for a predetermined minimum duration.
- step a) the foot of the blade is coated with a metal foil, said non-metallic anti-wear film then being disposed between the click and the cell.
- the invention also relates to an assembly for mounting the foot of a fixed blade or mobile turbine engine metal in the cell of a metal support, which is reliable, simple and economical to implement and repair.
- this assembly comprises, between the foot and the cell, at least one non-metallic film comprising polyamide and coated or impregnated with a polymer adhesive.
- the film is arranged so that the adhesive adheres to the base of the dawn.
- the film adheres to the surface of the cell of the support.
- the film comprises glass fibers, polytetrafluoroethylene, in particular Teflon (registered trademark) and / or polyamide, especially in the form of fibers, in particular Kevlar or Nomex (registered trademarks).
- the non-metallic film advantageously comprises a synthetic fiber fabric. Indeed, there are many types of synthetic fabrics with high wear resistance, and a low coefficient of friction.
- the glue is heat-polymerizable, which makes it possible to control the moment of taking this glue by placing the assembly in an autoclave brought to a minimum temperature for a predetermined time.
- the glue is of the resin type and comprises a phenolic resin or polyurethane.
- the assembly according to the present invention includes the situation in which the root of the blade is directly housed in the cell but also the case where the assembly further comprises at least one foil metal mounted on the foot of the blade, said non-metallic film then being disposed between the click and the cell.
- the blade root is made of titanium, aluminum or steel or one of their alloys.
- the support of the blade is made of titanium, aluminum or steel or one of their alloys.
- the present invention also relates to a turbomachine fan comprising assemblies for mounting the root of a blade according to one of the definitions given above, characterized in that the blades are movable and the support is formed of the rotor disk.
- the present invention also relates to a turbomachine compressor comprising assemblies for mounting the root of a blade according to one of the definitions given above, characterized in that the blades are movable and the support is formed of the rotor disk.
- the present invention also relates to a turbomachine compressor comprising assemblies for mounting the root of a blade according to one of the definitions given above, characterized in that the blades are fixed and the support is formed of a flange.
- Such compressors are in particular turbomachine compressors of low pressure type, but the invention may also relate to blades located at the inlet of a high pressure compressor, at which the temperature reached does not affect the mechanical properties of one of the constituents of the anti-wear layer, namely the film and the glue.
- the present invention also relates to a turbine engine equipped with sets for mounting the foot of a blade according to one of the definitions given above.
- FIG. 1 shows the mounting on the disk 10 of a fan or rotor, of a blade 12 whose foot 121 is housed in one of the multiple cavities 101 of the disk 10.
- each cell 101 has a shape substantially complementary to the shape of the foot 121 of the blade 12 to form a dovetail type mounting.
- the cells 101 are distributed radially equidistantly along the circumference of the disc 10, being open towards the outside.
- each foot 121 of a blade 12 has a symmetrical contour with two side walls 122 diverging relative to each other from the body of the blade 12 towards the free end of the foot 121 of the blade 12, to a bottom wall 124 substantially parallel to the axis of rotation and the periphery of the disk 10, and orthogonal to the longitudinal main direction of the corresponding blade 12.
- the cells 101 have a similar shape with side walls 102 inclined outwards from the circumference towards the inner portion of the disc 10 to a bottom wall 104.
- the dimensions of the foot 121 of the blade 12 and the cell 101 are such that when the rotor 10 is at rest, the foot 121 is retained in the cell 101, the bottom wall 124 of the foot 121 can then touch the bottom wall 104 of the cell 101.
- the rotation of the rotor 10 about the central axis causes a movement of the blades 12 radially outwardly due to the centrifugal forces, that is to say in the direction of the arrow 13 in FIG. 1.
- the side walls 122 of the foot 121 of the blade 12 bear against the lateral walls 102 of the cell 101, which makes it possible to ensure the retention of the blade 12 inside the cell 101, that is to say its connection with the disk 10.
- the deteriorations of fatigue and wear that occur on the surfaces in contact with the side walls 102 and 122 due to the relative movement between the root 121 of the blade 12 and the cavity 101 of the rotor 10 are reduced by the use of a non-metallic film 20 which coats the entire outer surface of the foot 121.
- a film 20 is advantageously used, which is advantageously formed of an anti-wear fabric, for example a fabric of the CHEMFAB family of the company Saint-Gobain, made from glass fibers, and / or aramid fibers. such as those known under the trademarks Nomex or Kevlar.
- This film 20 adheres to the outer surface of the foot 121 with a glue coating or impregnating the film 20, at least on the face of the film 20 to adhere, this adhesive preferably being of the resin type and preferably a phenolic resin or polyurethane.
- a film 20 made in the pre-bonded anti-wear fabric called Vespel ASB 0664 from the Pont de Nemours company has been successfully used for titanium alloy blades 12 and a titanium alloy disc 10 (fabric composed of fibers of Nomex and Teflon -bricks deposited- pre-glued with phenolic resin), with, as glue, a phenolic resin referenced Plyophen 23057 of the company Durez.
- This film 20 has a first face coated with a layer of polytetrafluoroethylene as a lubricant and a second face intended to be bonded which has a good bonding surface, the thickness of this film being of the order of a few tenths millimeters.
- the glue is applied evenly to the second face of the film and this second face of the pre-glued film 20 is disposed on the side walls 122 and the bottom wall 124 of the foot 121 of each blade 12.
- the assembly formed by the root of the blade 121, the resin and the film 20 during the bonding that is to say the polymerization of the resin, is pressurized.
- the pressure used is of the order of 7 to 14 MPa. This ensures a good adhesion of the glue on the entire surface and the evacuation of solvents.
- the polymerization is carried out, which is carried out in the embodiment, at 170 ° C for a period of 1 hour.
- a crushed film 20 adhered perfectly on the entire surface of the root 121 of the blade 12 so as to guarantee its presence in the zone 14, after assembly as it appears in FIG.
- the film 20 comprises, on its surface opposite to that which will adhere on the foot 121, a layer of polytetrafluoroethylene (PTFE) which forms a lubricating surface decreasing very significantly the coefficient friction with the surface of the side walls 102 of the cell 101, this coefficient of friction up to 0.1.
- PTFE polytetrafluoroethylene
- the blade root 121 can be cleaned to remove excess resin by sanding with glass beads.
- wear protection by a nonmetallic film allows for easier non-destructive testing of the blade root 121.
- the use for the film 20 of a technical fabric combining reinforcing fibers (aramid type) and teflon fibers providing lubrication achieves a reduction of the coefficient of friction in the zone 14, thus reducing the forces generated. which is equivalent to an improvement of the mechanical resistance.
- the film 20 is a technical fabric formed of a fabric of glass fibers and / or polyamide fibers, advantageously comprising polytetrafluoroethylene.
- This technique can also be implemented, in a variant, by bonding the non-metallic film 20 to the wall of the cell 101 (case not shown).
- the method according to the invention is both usable during the initial assembly but also for the realization of a repair of the assembly between the foot 121 of a blade 12 and its cell 101 that this assembly has initially made according to the invention or although having previously used a metal coating anti wear.
- the film can be applied for repair on the old metal coating after a preliminary treatment consisting in sandblasting and cleaning said coating or after complete removal of this old metal coating.
- the polymer film 20 is bonded to a metal foil 22, made for example of nickel base superalloy or stainless steel.
- the foil 22 is a curved sheet which has in cross section the shape of a U whose branches are broken in two portions at an obtuse angle turned towards the inside of the U. This shape approaches that of the foot 121 of the dawn 121 so that the end sections of the U branches of the foil cover the zone 14 of contact between the foot 121 and the cell 101.
- the film 20 covers the entire outer surface of the foil 22.
- the film 20 covers only the entire surface of the wall of the cell 101, or at the same time all the outer surface of the foil 22 and the entire surface of the wall of the wall. cell 101 or only a region comprising at least the zone 14 of one or the other or both of these surfaces.
- this mounting variant is very similar to that described previously with reference to FIG. 1, the only difference being the presence of the foil 22. Again, it is understood that the film can be put in place. According to the present invention either on a new uncoated foil 22, or on a foil 22 already used and coated (with or without the removal of this conventional metal coating) as well as on repairing part or all of the foil surface. previously coated with such a film 20.
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Abstract
Description
L'invention concerne un procédé de montage du pied d'une aube de turbomachine en métal, fixe ou mobile, dans l'alvéole d'un support en métal et l'ensemble pour un tel montage.The invention relates to a method of mounting the foot of a fixed or movable metal turbine engine blade in the cell of a metal support and the assembly for such a mounting.
Classiquement, on prévoit de traiter la surface des pieds des aubes de soufflante en métal, en particulier en titane. En effet, le contact entre la portée du pied de l'aube et le flanc de l'alvéole (ou saignée) du disque de soufflante qui reçoit ces pieds est soumis à de multiples efforts qui peuvent entraîner un endommagement de ces parties, voire une rupture prématurée des pièces en contact.Conventionally, it is intended to treat the surface of the feet of metal fan blades, in particular titanium. Indeed, the contact between the scope of the foot of the blade and the sidewall of the cavity (or bleeding) of the fan disk that receives these feet is subjected to multiple forces that may cause damage to these parts, or even a Premature rupture of the parts in contact.
La présente invention n'est pas limitée au cas où le support du pied de l'aube est constitué par un disque de rotor de soufflante, il englobe également d'autres situations de montage d'aubes mobiles, par exemple sur le disque de rotor du compresseur basse pression, voire dans la zone d'entrée du compresseur haute pression.The present invention is not limited to the case where the support of the blade root is constituted by a fan rotor disc, it also encompasses other mounting situations of blades, for example on the rotor disk low pressure compressor, or even in the inlet area of the high pressure compressor.
Également, la présente invention s'applique au cas où le support est un carter ou un flasque supportant des aubes fixes.Also, the present invention applies to the case where the support is a housing or a flange supporting fixed vanes.
Dans les zones de contact entre le pied des aubes et l'alvéole logeant ce pied s'exercent plusieurs types de contraintes.In the areas of contact between the blade root and the cell housing this foot exert several types of constraints.
On rencontre notamment le «fretting », c'est-à-dire l'usure de contact, qui est la conséquence du frottement répétitif d'une pièce sur une autre, les forces de friction résultantes engendrant un endommagement de la matière par différents processus de fatigue. Ce phénomène est particulièrement sensible dans le cas du contact entre deux pièces en titane.Fretting, that is to say the wear of contact, which is the consequence of the repetitive friction of one part over another, is encountered in particular, the resulting friction forces causing damage to the material by various processes. fatigue. This phenomenon is particularly sensitive in the case of contact between two titanium parts.
Ces zones sont donc soumises à une importante tendance à l'endommagement du matériau, ainsi qu'à une usure des portées du pied d'aube qui sont les zones en contact avec la paroi de l'alvéole, voire une déformation de ces zones de contact.These areas are therefore subject to a significant tendency to damage the material, as well as wear of the blade root surfaces which are the areas in contact with the wall of the cell, or even deformation of these zones. contact.
De plus, le niveau des contraintes locales est très élevé du fait du coefficient de frottement à l'interface entre les parois en contact du pied de l'aube et de l'alvéole, formée d'un contact métal/métal.In addition, the level of local stresses is very high because of the coefficient of friction at the interface between the walls in contact with the root of the blade and the cell formed of a metal / metal contact.
Pour résoudre ces problèmes, on recherche notamment à renforcer la résistance à l'usure des surfaces en contact et à diminuer le coefficient de frottement.To solve these problems, it is particularly sought to enhance the wear resistance of the surfaces in contact and to reduce the coefficient of friction.
Pour ce faire, on réalise généralement le dépôt d'un revêtement de surface en un alliage métallique résistant au fretting sur le pied de l'aube, notamment par projection plasma, ou bien on utilise une pièce de protection formée d'un ou de plusieurs clinquants métalliques éventuellement elle-même revêtue, chaussant le pied de l'aube, ces éléments de protection pouvant être associés à des vernis lubrifiants.To do this, it is generally carried out the deposition of a surface coating of a metal alloy resistant to fretting on the base of the blade, in particular by plasma spraying, or using a protective part formed of one or more metal foils optionally itself coated, fitting the foot of the blade, these protective elements may be associated with lubricant varnishes.
Avec ce type de solution, on parvient à diminuer le coefficient de frottement jusqu'à une valeur généralement supérieure à 0,2 ; mais pendant le fonctionnement, cette valeur augmente régulièrement jusqu'à environ 0,5, voire au-delà si l'usure est complète.With this type of solution, it is possible to reduce the coefficient of friction to a value generally greater than 0.2; but during operation, this value increases steadily up to about 0.5, or even higher if the wear is complete.
Par exemple, le document
De tels procédés permettent d'améliorer la tenue au fretting et à l'usure. Par contre, la mise en oeuvre de ces solutions est relativement lourde autant lors du montage initial, que lors d'une réparation localisée. En effet, dans les deux cas, il est nécessaire de traiter toute la surface de la portée du pied de l'aube, ce qui entraîne des opérations longues et coûteuses. De plus, lorsqu'il s'agit de refaire un revêtement, il est nécessaire de mettre en oeuvre un procédé long, complexe et relativement agressif (utilisation d'acide et/ou décapage mécanique) qui peut atteindre le matériau constitutif de la surface du substrat, ce dernier pouvant être endommagé notamment par une modification des côtes.Such methods make it possible to improve fretting and wear resistance. On the other hand, the implementation of these solutions is relatively heavy both during initial assembly and during localized repair. Indeed, in both cases, it is necessary to treat the entire surface of the scope of the foot of the blade, resulting in long and expensive operations. In addition, when it comes to remaking a coating, it is necessary to implement a long, complex and relatively aggressive process (use of acid and / or mechanical etching) that can reach the material constituting the surface of the surface. substrate, the latter being damaged in particular by a modification of the ribs.
Un but de l'invention est de fournir un autre procédé de montage d'une aube de turbomachine fixe ou mobile, en métal, dans l'alvéole d'un support en métal, afin d'améliorer encore la tenue à la pression de contact entre ces pièces, tout en permettant une mise en oeuvre très facile et rapide de ce procédé, tant lors du montage initial que pour une réparation du montage du pied de l'aube.An object of the invention is to provide another method for mounting a fixed or mobile turbine engine blade, made of metal, in the cell of a metal support, in order to further improve the resistance to contact pressure. between these parts, while allowing a very easy and fast implementation of this process, both during initial assembly and for a repair of the mounting of the foot of the blade.
Ce but de l'invention est atteint conformément à l'invention par un procédé de montage du pied d'une aube de turbomachine en métal fixe ou mobile dans l'alvéole d'un support en métal, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
- a) on dispose, entre le pied et l'alvéole, au moins un film non métallique comportant du polyamide et revêtu ou imprégné d'une colle polymère ; et
- b) on fait prendre la colle de sorte que le film adhère au pied de l'aube et/ou à la surface de l'alvéole.
- a) there is disposed between the foot and the cell, at least one non-metallic film comprising polyamide and coated or impregnated with a polymer adhesive; and
- b) the glue is taken so that the film adheres to the root of the blade and / or to the surface of the cell.
Dans ce cas, on comprend que le film remplace le revêtement métallique anti usure de l'art antérieur.In this case, it is understood that the film replaces the anti-wear metal coating of the prior art.
En effet, il a été constaté que l'utilisation d'un tel film non métallique choisi pour ses propriétés «anti usure», placé entre deux pièces métalliques, par exemple directement sur le pied de l'aube et venant donc en contact avec la surface de l'alvéole du support, permet de diminuer le coefficient de frottement dans les zones de contact et donc de réduire très significativement l'usure du montage du pied de l'aube, donc d'augmenter la durée de vie de cette liaison, sans nuire à sa tenue mécanique, avant qu'il soit nécessaire d'avoir à recourir à une réparation.Indeed, it has been found that the use of such a non-metallic film chosen for its "anti-wear" properties, placed between two metal parts, for example directly on the foot of the blade and thus coming into contact with the surface of the cell of the support, makes it possible to reduce the coefficient of friction in the zones of contact and thus to very significantly reduce the wear of the assembly of the foot of the blade, thus to increase the lifetime of this link, without impairing its mechanical strength, before it is necessary to have to resort to a repair.
Ce type de film est déjà utilisé pour le montage des pieds d'aubes réalisés en matériau composite en utilisant un film de type tissu de fibres résistantes imprégnées de résine.This type of film is already used for mounting the blade roots made of composite material by using a resin-resistant fabric film of resin impregnated fibers.
Toutefois, conformément à l'invention, on propose maintenant ce type de solution pour des pieds d'aube métalliques, notamment en titane, avec des résultats tout à fait satisfaisants.However, according to the invention, this type of solution is now proposed for metal dawn feet, in particular made of titanium, with quite satisfactory results.
Bien entendu, l'utilisation d'un tel film non métallique dans le montage entre les alvéoles et les pieds d'aube n'est possible que dans des zones dites froides d'une turbomachine.Of course, the use of such a non-metallic film in the assembly between the cells and the blade roots is only possible in so-called cold zones of a turbomachine.
En outre, il convient de remarquer que la pose d'un tel film est remarquablement plus simple que le dépôt d'un revêtement métallique qui est réalisé par exemple par la technique de dépôt plasma.In addition, it should be noted that the laying of such a film is remarkably simpler than the deposition of a metal coating which is achieved for example by the plasma deposition technique.
Au surplus, lorsqu'il s'agit de réparer la surface d'usure du pied de l'aube, le retrait, partiel ou total, du film s'effectue d'une façon tout à fait aisée, par simple pelage à l'aide d'un scalpel. L'application et la fixation du nouveau film de remplacement étant, elles aussi, réalisées beaucoup plus aisément et plus rapidement que pour un revêtement métallique, sans aucun matériel technologiquement complexe et sans risque d'endommager le support.Moreover, when it comes to repairing the wear surface of the blade root, the partial or total shrinkage of the film takes place quite easily, simply by peeling off the film. using a scalpel. The application and fixing of the new replacement film is also realized much more easily and quickly than for a metal coating, without any technologically complex material and without risk of damaging the support.
Ainsi donc, le procédé conforme à l'invention est tout à la fois utilisable lors du montage initial mais également pour la réalisation d'une réparation du montage entre le pied d'une aube et son alvéole que ce montage ait initialement été réalisé conformément à l'invention ou bien en ayant recours à un revêtement métallique anti usure.Thus, the method according to the invention is both usable during the initial assembly but also for the realization of a repair of the assembly between the foot of a blade and its cell that this assembly was initially made in accordance with the invention or by resorting to a metal anti-wear coating.
Avantageusement, le film est pré encollé, en surface ou en masse.Advantageously, the film is pre-glued, on the surface or in bulk.
De préférence, la colle est thermo polymérisable et au cours de l'étape b) on place l'ensemble comprenant au moins le pied de l'aube, le support et le film dans un autoclave porté à une température permettant la prise de la colle, pendant une durée minimale prédéterminée.Preferably, the glue is heat-polymerizable and during step b) the assembly comprising at least the root of the blade, the support and the film are placed in an autoclave heated to a temperature allowing the setting of the glue. , for a predetermined minimum duration.
Selon une variante de réalisation du procédé selon l'invention, pendant l'étape a) le pied de l'aube est revêtu d'un clinquant métallique, ledit film anti usure non métallique étant alors disposé entre le cliquant et l'alvéole.According to an alternative embodiment of the method according to the invention, during step a) the foot of the blade is coated with a metal foil, said non-metallic anti-wear film then being disposed between the click and the cell.
L'invention concerne aussi un ensemble pour le montage du pied d'une aube fixe ou mobile de turbomachine en métal dans l'alvéole d'un support en métal, qui soit fiable, simple et économique à mettre en oeuvre et à réparer.The invention also relates to an assembly for mounting the foot of a fixed blade or mobile turbine engine metal in the cell of a metal support, which is reliable, simple and economical to implement and repair.
Ce but est atteint par le fait que cet ensemble comprend, entre le pied et l'alvéole, au moins un film non métallique comportant du polyamide et revêtu ou imprégné d'une colle polymère.This object is achieved by the fact that this assembly comprises, between the foot and the cell, at least one non-metallic film comprising polyamide and coated or impregnated with a polymer adhesive.
Selon une disposition préférentielle, le film est disposé de sorte que la colle adhère sur le pied de l'aube. Alternativement, on peut prévoir que le film adhère sur la surface de l'alvéole du support.According to a preferred arrangement, the film is arranged so that the adhesive adheres to the base of the dawn. Alternatively, it can be provided that the film adheres to the surface of the cell of the support.
Selon une autre disposition préférentielle, le film comporte des fibres de verre, du polytétrafluoroéthylène, en particulier du Téflon (marque déposée) et/ou du polyamide, notamment sous forme de fibres, en particulier du Kevlar ou du Nomex (marques déposées).According to another preferred arrangement, the film comprises glass fibers, polytetrafluoroethylene, in particular Teflon (registered trademark) and / or polyamide, especially in the form of fibers, in particular Kevlar or Nomex (registered trademarks).
Parmi les différentes solutions possibles pour la structure du film de polymère, le film non métallique comporte avantageusement un tissu de fibres synthétiques. En effet, il existe de nombreux types de tissus synthétiques présentant une grande résistance à l'usure, ainsi qu'un faible coefficient de frottement.Among the various possible solutions for the structure of the polymer film, the non-metallic film advantageously comprises a synthetic fiber fabric. Indeed, there are many types of synthetic fabrics with high wear resistance, and a low coefficient of friction.
Avantageusement, la colle est thermo polymérisable, ce qui permet de contrôler le moment de la prise de cette colle en plaçant l'ensemble dans un autoclave porté à une température minimale pendant un temps prédéterminé. À titre d'exemple non limitatif, la colle est du type résine et elle comprend une résine phénolique ou polyuréthane.Advantageously, the glue is heat-polymerizable, which makes it possible to control the moment of taking this glue by placing the assembly in an autoclave brought to a minimum temperature for a predetermined time. By way of non-limiting example, the glue is of the resin type and comprises a phenolic resin or polyurethane.
L'ensemble selon la présente invention englobe la situation dans laquelle le pied de l'aube est directement logé dans l'alvéole mais également le cas où l'ensemble comprend en outre au moins un clinquant métallique monté sur le pied de l'aube, ledit film non métallique étant alors disposé entre le cliquant et l'alvéole.The assembly according to the present invention includes the situation in which the root of the blade is directly housed in the cell but also the case where the assembly further comprises at least one foil metal mounted on the foot of the blade, said non-metallic film then being disposed between the click and the cell.
De préférence, le pied de l'aube est en titane, en aluminium ou en acier ou en l'un de leurs alliages.Preferably, the blade root is made of titanium, aluminum or steel or one of their alloys.
Egalement, de préférence le support de l'aube est en titane, en aluminium ou en acier ou en l'un de leurs alliages.Also, preferably the support of the blade is made of titanium, aluminum or steel or one of their alloys.
La présente invention porte également sur une soufflante de turbomachine comprenant des ensembles pour le montage du pied d'une aube selon l'une des définitions données précédemment, caractérisée en ce que les aubes sont mobiles et le support est formé du disque du rotor.The present invention also relates to a turbomachine fan comprising assemblies for mounting the root of a blade according to one of the definitions given above, characterized in that the blades are movable and the support is formed of the rotor disk.
La présente invention porte aussi sur un compresseur de turbomachine comprenant des ensembles pour le montage du pied d'une aube selon l'une des définitions données précédemment, caractérisé en ce que les aubes sont mobiles et le support est formé du disque du rotor.The present invention also relates to a turbomachine compressor comprising assemblies for mounting the root of a blade according to one of the definitions given above, characterized in that the blades are movable and the support is formed of the rotor disk.
La présente invention porte aussi sur un compresseur de turbomachine comprenant des ensembles pour le montage du pied d'une aube selon l'une des définitions données précédemment, caractérisé en ce que les aubes sont fixes et le support est formé d'un flasque.The present invention also relates to a turbomachine compressor comprising assemblies for mounting the root of a blade according to one of the definitions given above, characterized in that the blades are fixed and the support is formed of a flange.
De tels compresseurs sont en particulier des compresseurs de turbomachine de type basse pression, mais l'invention peut aussi concerner des aubes situées à l'entrée d'un compresseur haute pression, au niveau desquelles la température atteinte ne remet pas en cause les propriétés mécaniques de l'un des constituants de la couche anti usure, à savoir le film et la colle.Such compressors are in particular turbomachine compressors of low pressure type, but the invention may also relate to blades located at the inlet of a high pressure compressor, at which the temperature reached does not affect the mechanical properties of one of the constituents of the anti-wear layer, namely the film and the glue.
Enfin, la présente invention concerne également une turbomachine équipée d'ensembles pour le montage du pied d'une aube selon l'une des définitions données précédemment.Finally, the present invention also relates to a turbine engine equipped with sets for mounting the foot of a blade according to one of the definitions given above.
L'invention sera bien comprise et ses avantages apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée qui suit, d'un mode de réalisation de l'invention représenté à titre d'exemple non limitatif.The invention will be better understood and its advantages will appear better on reading the detailed description which follows, of an embodiment of the invention shown by way of non-limiting example.
La description se réfère aux dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 représente une vue en coupe transversale partielle d'une soufflante montrant le montage du pied d'une aube dans le rotor, l'aube étant soumise aux efforts centrifuges de rotation, et
- la figure 2 représente une vue similaire à celle de la figure 1 selon une variante de réalisation de la présente invention.
- FIG. 1 represents a partial cross-sectional view of a blower showing the mounting of the root of a blade in the rotor, the blade being subjected to the centrifugal forces of rotation, and
- Figure 2 shows a view similar to that of Figure 1 according to an alternative embodiment of the present invention.
La figure 1 représente le montage sur le disque 10 d'une soufflante ou rotor, d'une aube 12 dont le pied 121 est logé dans un des multiples alvéoles 101 du disque 10.FIG. 1 shows the mounting on the
Plus précisément, chaque alvéole 101 présente une forme sensiblement complémentaire à la forme du pied 121 de l'aube 12 pour former un montage de type à queue d'aronde.More specifically, each
Les alvéoles 101 sont répartis radialement de façon équidistante tout le long de la circonférence du disque 10, en étant ouverts en direction de l'extérieur.The
Comme on peut le voir sur les figures montrant une portion agrandie de la section transversale du disque 10, c'est-à-dire une section orthogonale à l'axe de rotation de la soufflante, chaque pied 121 d'une aube 12 présente un contour symétrique avec deux parois latérales 122 divergentes l'une par rapport à l'autre depuis le corps de l'aube 12 en direction de l'extrémité libre du pied 121 de l'aube 12, jusqu'à une paroi de fond 124 sensiblement parallèle à l'axe de rotation et à la périphérie du disque 10, et orthogonale à la direction principale longitudinale de l'aube 12 correspondante.As can be seen in the figures showing an enlarged portion of the cross section of the
Les alvéoles 101 présentent une forme similaire avec des parois latérales 102 inclinées vers extérieur depuis la circonférence en direction de la portion intérieure du disque 10 jusqu'à une paroi de fond 104.The
Les dimensions du pied 121 de l'aube 12 et de l'alvéole 101 sont telles que lorsque le rotor 10 est au repos, le pied 121 est retenu dans l'alvéole 101, la paroi de fond 124 du pied 121 pouvant alors toucher la paroi de fond 104 de l'alvéole 101.The dimensions of the
Lorsque le rotor 10 est opérationnel pendant le fonctionnement du moteur ou turbomachine, la rotation du rotor 10 autour de l'axe central entraîne un mouvement des aubes 12 en direction radialement vers l'extérieur du fait des forces centrifuges, c'est-à-dire dans la direction de la flèche 13 la figure 1. À ce moment là, les parois latérales 122 du pied 121 de l'aube 12 sont en appui contre les parois latérales 102 de l'alvéole 101, ce qui permet d'assurer la retenue de l'aube 12 à l'intérieur de l'alvéole 101, c'est-à-dire sa liaison avec le disque 10.When the
À chaque modification de la vitesse de rotation du rotor 10, le mouvement de glissement du pied 121 de l'aube combiné avec la pression de contact du pied 121 et le coefficient de frottement entre les matériaux de l'aube 12 et du disque 10, génèrent des forces de cisaillement à la fois sur le disque 10 et sur l'aube 12, l'un se déplaçant radialement par rapport à l'autre de 1 à quelques millimètres.With each change in the speed of rotation of the
En particulier, comme il ressort de la figure 1, il existe en fonctionnement une zone de contact appelée portée soumise à d'importants efforts, désignée sous le signe de référence 14, entre la paroi latérale 122 du pied 121 et la paroi latérale 102 de l'alvéole 101, ainsi qu'une région sans contact indiquée sous le signe de référence 16, qui n'est soumise à aucune contrainte mécanique de contact pendant la rotation du rotor formé du disque 10.In particular, as can be seen from FIG. 1, there exists in operation a contact zone called the reach subjected to great efforts, designated under the
Conformément à l'invention, les détériorations de fatigue et d'usure qui interviennent sur les surfaces en contact des parois latérales 102 et 122 du fait du mouvement relatif entre le pied 121 de l'aube 12 et l'alvéole 101 du rotor 10 sont réduites par l'utilisation d'un film non métallique 20 qui enrobe toute la surface extérieure du pied 121.According to the invention, the deteriorations of fatigue and wear that occur on the surfaces in contact with the
Plus précisément, on utilise un film 20 qui est avantageusement formé d'un tissu anti usure, par exemple un tissu de la famille référencée CHEMFAB de la société Saint-Gobain, réalisé à base de fibres de verre, et/ou de fibres aramides, telles que celles connues sous les marques déposées Nomex ou Kevlar.More specifically, a
Ce film 20 adhère à la surface extérieure du pied 121 avec une colle revêtant ou imprégnant le film 20, au moins sur la face du film 20 devant adhérer, cette colle étant de préférence de type résine et avantageusement une résine phénolique ou polyuréthane.This
Par exemple, on a utilisé avec succès, pour des aubes 12 en alliage de titane et un disque 10 en alliage de titane, un film 20 réalisé dans le tissu anti usure pré encollé dénommé Vespel ASB 0664 de la société du Pont de Nemours (tissu composé de fibres de Nomex et Téflon -marques déposées- pré encollé de résine phénolique), avec, à titre de colle, une résine phénolique référencée Plyophen 23057 de la société Durez.For example, a
Ce film 20 présente une première face revêtue d'une couche de polytétrafluoroéthylène à titre de lubrifiant et une deuxième face destinée à venir se coller qui présente une bonne surface d'accrochage, l'épaisseur de ce film étant de l'ordre de quelques dixièmes de millimètres.This
On applique la colle de façon régulière sur la deuxième face du film et on dispose cette deuxième face du film 20 préencollée sur les parois latérales 122 et la paroi de fond 124 du pied 121 de chaque aube 12.The glue is applied evenly to the second face of the film and this second face of the
De préférence, on met en pression l'ensemble formé par le pied de l'aube 121, la résine et le film 20 pendant le collage, c'est-à-dire la polymérisation de la résine. La pression utilisée est de l'ordre de 7 à 14 MPa. Cela permet de garantir une bonne adhésion de la colle sur toute la surface ainsi que l'évacuation des solvants.Preferably, the assembly formed by the root of the
Pendant ce temps, on réalise la polymérisation qui est effectuée, dans l'exemple de réalisation, à 170 °C pendant une durée de 1 heure.During this time, the polymerization is carried out, which is carried out in the embodiment, at 170 ° C for a period of 1 hour.
On obtient un film 20 écrasé adhérant parfaitement sur toute la surface du pied 121 de l'aube 12 de façon à garantir sa présence dans la zone 14, après montage comme il apparaît sur la figure 1.A crushed
Avantageusement, dans le cas de l'exemple de réalisation, le film 20 comporte, sur sa surface opposée à celle qui va adhérer sur le pied 121, une couche de polytétrafluoroéthylène (PTFE) qui forme une surface lubrifiante diminuant de façon très importante le coefficient de frottement avec la surface des parois latérales 102 de l'alvéole 101, ce coefficient de frottement pouvant atteindre 0,1 .Advantageously, in the case of the exemplary embodiment, the
Après le collage, on peut nettoyer le pied 121 de l'aube pour retirer les excès de résine par un sablage avec des billes de verre.After gluing, the
De façon avantageuse, à la suite des essais réalisés avec un montage conforme à celui de la figure 1 et selon les prescriptions de l'exemple de réalisation décrit ci-dessus, il a été possible d'augmenter de façon très importante la durée de vie du montage entre le pied 121 et l'alvéole 101.Advantageously, following the tests carried out with a fitting according to that of FIG. 1 and according to the prescriptions of the embodiment described above, it has been possible to increase very significantly the service life. mounting between the
En effet, il résulte de ces essais d'usure que l'on passe d'une résistance sans endommagement de 10 000 cycles avec un revêtement métallique classique à 800 000 cycles avec le film 20 de l'exemple de réalisation.Indeed, it results from these wear tests that one goes from a resistance without damage of 10,000 cycles with a conventional metal coating to 800,000 cycles with the
On comprend donc qu'outre les avantages en termes de facilité de pose et de rectification, l'utilisation, conformément à l'invention, d'un film non métallique 20 anti-usure revêtu d'une couche de polytétrafluoroéthylène emporte une résistance considérablement accrue à l'usure par frottement.It is therefore understood that in addition to the advantages in terms of ease of laying and grinding, the use, in accordance with the invention, of a non-metallic, anti-wear film coated with a polytetrafluoroethylene layer carries a considerably increased resistance. to wear by friction.
Parmi les autres avantages de la présente invention, il faut noter la possibilité d'éviter les modifications de la structure du matériau du disque 10, que l'on rencontre parfois, par exemple sous la forme d'un ressuage, lors du dépôt d'un revêtement métallique, notamment de type plasma, ou du retrait de ce dépôt.Among the other advantages of the present invention, it should be noted the possibility of avoiding changes in the structure of the material of the
De plus, une protection contre l'usure par un film 20 non métallique permet de réaliser des contrôles non destructifs plus faciles du pied 121 de l'aube. Par exemple, on peut recourir à la technique des courants de Foucault qui permet de déceler des défauts (notamment micro-criques ou fissures) de faible taille (depuis 0,1 mm environ).In addition, wear protection by a nonmetallic film allows for easier non-destructive testing of the
En outre, avec une telle amélioration, il est possible de se passer de l'usinage dénommé «undercut » consistant à élargir l'alvéole dans la région de sortie de la portée 14, adjacente à la région sans contact 16, où se trouvent généralement des noeuds de contrainte.Furthermore, with such an improvement, it is possible to dispense with machining called "undercut" of widening the cell in the output region of the
Ainsi, l'utilisation pour le film 20 d'un tissu technique combinant des fibres de renfort (de type aramide) et des fibres téflonnées procurant une lubrification, réalise une diminution du coefficient de frottement dans la zone 14, donc une diminution des efforts engendrés, ce qui équivaut à une amélioration de la résistance mécanique.Thus, the use for the
Avantageusement, le film 20 est un tissu technique formé d'un tissu de fibres de verre et/ou de fibres polyamide, comprenant avantageusement du polytétrafluoroéthylène.Advantageously, the
L'exposé qui précède prévoit de placer un film 20 sur toute la surface du pied 121 de chaque aube. On comprend que cette solution est plus aisée et plus rapide mais qu'en réalité, pour atteindre l'objectif de l'invention, il suffit que le film 20 recouvre les parois latérales 122 du pied 121 dans la zone de contact, c'est-à-dire la portée 14.The foregoing disclosure provides for placing a
Cette technique peut être mise en oeuvre également, selon une variante, en collant le film non métallique 20 sur la paroi de l'alvéole 101 (cas de figure non représenté).This technique can also be implemented, in a variant, by bonding the
Selon une autre variante non représentée, on peut fixer un film 20 à la fois sur le pied 121 de l'aube 12 et sur la paroi de l'alvéole 101.According to another variant not shown, one can fix a
Il faut noter que le procédé conforme à l'invention est tout à la fois utilisable lors du montage initial mais également pour la réalisation d'une réparation du montage entre le pied 121 d'une aube 12 et son alvéole 101 que ce montage ait initialement été réalisé conformément à l'invention ou bien en ayant eu préalablement recours à un revêtement métallique anti usure.It should be noted that the method according to the invention is both usable during the initial assembly but also for the realization of a repair of the assembly between the
Dans ce dernier cas, on peut appliquer le film 20 en réparation sur l'ancien revêtement métallique après un traitement préalable consistant à sabler et nettoyer ledit revêtement ou bien après retrait complet de cet ancien revêtement métallique.In the latter case, the film can be applied for repair on the old metal coating after a preliminary treatment consisting in sandblasting and cleaning said coating or after complete removal of this old metal coating.
Également, comme il apparaît sur la figure 2, selon une variante de réalisation, le film de polymère 20 est collé sur un clinquant 22 métallique, réalisé par exemple en superalliage base nickel ou en acier inoxydable.Also, as it appears in Figure 2, according to an alternative embodiment, the
Sur cette figure, les éléments identiques à ceux de la figure 1 ont conservé les mêmes signes de référence.In this figure, the elements identical to those of Figure 1 have retained the same reference signs.
Dans ce cas, pour mettre en oeuvre l'invention, on utilise un noyau rigide disposé à l'intérieur du clinquant 22 pour éviter une éventuelle déformation de ce dernier pendant la polymérisation sous pression de la colle.In this case, to implement the invention, using a rigid core disposed within the
Le clinquant 22 est une tôle cintrée qui présente en section transversale la forme d'un U dont les branches sont brisées en deux portions en formant un angle obtus tourné vers l'intérieur du U. Cette forme approche celle du pied 121 de l'aube 121 de sorte que les tronçons d'extrémité des branches du U du clinquant recouvrent la zone 14 de contact entre le pied 121 et l'alvéole 101.The
Sur la figure 2, le film 20 recouvre toute la surface extérieure du clinquant 22.In Figure 2, the
Ici aussi, à titre de variante, on peut prévoir que le film 20 recouvre seulement toute la surface de la paroi de l'alvéole 101, ou bien à la fois toute la surface extérieure du clinquant 22 et toute la surface de la paroi de l'alvéole 101 ou encore seulement une région comprenant au moins la zone 14 de l'une, de l'autre ou de ces deux surfaces.Here again, alternatively, it can be provided that the
La méthode de réalisation de cette variante de montage est très proche de celle décrite précédemment en relation avec la figure 1, à la seule différence de la présence du clinquant 22. La encore, il est entendu que l'on peut mettre en place le film 20 conformément à la présente invention soit sur un clinquant 22 neuf non revêtu, soit sur un clinquant 22 déjà utilisé et revêtu (en retirant ou non ce revêtement métallique classique) ainsi qu'en réparation d'une partie ou de toute la surface du clinquant préalablement revêtu d'un tel film 20.The method of making this mounting variant is very similar to that described previously with reference to FIG. 1, the only difference being the presence of the
On comprend donc que l'invention permet d'obtenir très facilement, et selon plusieurs variantes lui donnant une grande souplesse de mise en oeuvre, des résultats de tenue à l'usure tout à fait excellents sans modifier l'agencement du montage de l'art antérieur des aubes, que ce soit en montage initial, ou en réparation d'un montage pré existant.It is thus clear that the invention makes it possible very easily to obtain, and according to several variants giving it a great flexibility of implementation, very good wear-resistance results without modifying the arrangement of the mounting of the prior art blades, either in initial assembly, or repair a pre-existing assembly.
Claims (17)
caractérisé en ce qu'il comprend, entre le pied (121) et l'alvéole (101), au moins un film (20) non métallique comportant du polyamide et revêtu ou imprégné d'une colle polymère.Assembly for mounting the foot (121) of a fixed or movable turbine engine blade (12) made of metal in the cell (101) of a support (10) made of metal,
characterized in that it comprises, between the foot (121) and the cell (101), at least one non-metallic film (20) comprising polyamide and coated or impregnated with a polymer adhesive.
caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
characterized in that it comprises the following steps:
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