EP2614258A1 - Carter de turboreacteur et turboreacteur recevant de tels carters - Google Patents
Carter de turboreacteur et turboreacteur recevant de tels cartersInfo
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- EP2614258A1 EP2614258A1 EP11754367.8A EP11754367A EP2614258A1 EP 2614258 A1 EP2614258 A1 EP 2614258A1 EP 11754367 A EP11754367 A EP 11754367A EP 2614258 A1 EP2614258 A1 EP 2614258A1
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- F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
- F01D9/04—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector
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- F04D29/644—Mounting; Assembling; Disassembling of axial pumps especially adapted for elastic fluid pumps
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T50/00—Aeronautics or air transport
- Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
Definitions
- the present invention relates to a turbojet casing adapted to receive a plurality of blades and a turbojet incorporating such casings.
- Annular housings are known comprising attachment means intended to cooperate with the ends of a blade.
- the document US2009 / 0317246 recommends ends having a cylindrical platform forming a portion of the outer casing and carrying two fixing flanks, which leads to complex shapes to manufacture.
- the document US2009 / 0317246 recommends the joining of the blades together by means of a circular ring before mounting the assembly thus formed in the housing. This is a cumbersome solution to implement, requiring assembly tools.
- the object of the invention is therefore to provide a turbojet casing simple to produce and easy to assemble.
- a turbojet engine housing adapted to receive a plurality of blades, comprising means for hooking an end of each blade on the housing.
- the attachment means extend on one face of the housing opposite the blades, the casing has orifices for passing the ends of the blades so that they can cooperate with the attachment means of the housing.
- the means fastening means comprise an annular member extending around the casing, the casing comprising long fibers and thermoplastic resin, and the annular member being obtained by pultrusion and impregnated with a thermoplastic resin weldable with the thermoplastic resin of the housing, assembly being assembled by hot compaction. This gives the whole a strong cohesion.
- the invention also relates to a turbojet comprising at least one housing according to the invention and a plurality of blades each having an end connected to the housing.
- each blade comprises:
- At least one of the leading edge or the trailing edge has extensions which project from the web at least on one side of the blade, to carry hooking means cooperating with the means attachment of the turbojet casing.
- FIG. 1 is a top view of a blade to be fixed to a housing according to the invention
- FIG. 2 is a perspective view of the blade of Figure 1, the skin covering the soul of the blade being partially cut away;
- Figure 3 is a perspective view of a first mode of attachment of the blade to a housing according to the invention.
- FIG. 4 is a perspective view of a second mode of fixing the blade to the casing according to the invention.
- the blade 1 which is illustrated here is a stator blade, intended to extend behind the fan of a turbojet engine.
- the blade 1 comprises a leading edge 2 which is here in the form of an elongate monobloc structure.
- the blade 1 further comprises a trailing edge 3 which is also in the form of an elongate monobloc structure.
- the leading edge 2 and the trailing edge 3 are cut in profiles obtained by pultrusion, preferably with oblique fiber placement (so-called "pullbraiding” process).
- the profiles comprise fibers, for example carbon fibers, substantially disposed along a longitudinal axis to form an elongated body. Ideally, substantially 80% of the fibers are disposed along the longitudinal axis of the leading edge X and leakage Y and 20% of the fibers are disposed at an inclination of about 60 degrees to the longitudinal axis. These proportions and the arrangement of the fibers are given by way of example.
- the fibers are here impregnated with thermoplastic resin. Between the leading edge 2 and the trailing edge 3 extends a core 4.
- a skin 5 comprising here two webs 5A, 5B obtained by cutting in a fiber fabric cross ⁇ impregnated with thermoplastic resin, extend from and other of the core 4 to cover it as well as zones 6, 7 of the leading edge 2 and the trailing edge 3 contiguous to the core 4.
- the faces of the core 4 not covered by the webs 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 in a cavity defined by the sails 5A, 5B and the free edge of the core 4.
- the leading edge 2 and the trailing edge 3 comprise extensions 10, 11, 12, 13 which protrude from the core 4 on each side of dawn 1.
- FIG. 3 represents a first mode of attachment of the blade 1 to an annular casing 20 of a turbojet engine.
- the housing 20 has orifices 26 for passage through the casing 20 of the extensions 10, 12 of the leading edge 2 and the trailing edge 3.
- the orifices 26 are illustrated as being sufficiently extended to allow the extensions of the leading and trailing edges by the same orifice. However, it will be possible alternatively to make the orifices in two parts, including an upstream orifice and a downstream orifice for passing respectively the leading edge and the trailing edge.
- the casing 20 is equipped with fastening means leading edges which comprise a peripheral rail 21 which extends around the casing, on a face thereof opposite the blade.
- the rail 21 defines a housing adapted to receive the heads 24 of fasteners 23 in the general shape of T or L.
- fasteners 23 in the general shape of T or L.
- the fastener 23 has an opposite end 25 opposite the head 24 which is cut to accommodate the extension of the leading edge.
- the fastening between the fastening element 23 and the extension 10 is here made by broaching.
- the end 25 comprises an orifice, not visible here, located opposite the orifice 14 of the extension 10 of the leading edge 2, to receive a fixing pin 27.
- Fixing the extension 12 of the trailing edge 3 is similarly performed by means of a second rail 21 ', in which a second fastening element 23' is engaged to cooperate with the extension 12 of the trailing edge 3, the any broach using a 27 'pin.
- the rails 21, 21 'and the fixing elements 23, 23' are made by pultrusion and are impregnated with thermoplastic resin thus allowing the assembly to be joined together by a single operation of hot compaction to the casing. 20.
- FIG. 3 represents, moreover, only one half of the blade 1.
- the end portions 11, 13 which are not visible are fixed to an internal casing in such a way that identical to what has just been described.
- the dawn may be fixed to only one of the housings.
- FIG. 4 illustrates a second mode of attachment of the blade 1 to a turbojet casing 20.
- the attachment means comprise a peripheral angle 30 extending around the housing.
- the angle 30 extends on an opposite face of the housing 20 relative to the blade 1.
- the housing 20 has through holes 26 allowing the extensions of the leading and trailing edges of the blade to pass through the housing 20 to extend facing the angle 30.
- the angle 30 is made by pultrusion and is impregnated with thermoplastic resin.
- the angle 30 has an L-shaped section, a first face 28 is here fixed to the housing 20 by hot compaction and a second face 29 is fixed to the extension 10 by broaching.
- the face 29 of the angle 30 is pierced with an orifice coming opposite the orifice 114 formed in the extension 10 of the leading edge. It will be noted moreover that the orifice 114 is pierced perpendicularly to the orifice 14 of the previous embodiment. It will also be noted that the extension 10 has been machined to present an upright face bearing against the face facing the wing 29.
- the different elements of the casing are joined together by thermocompaction.
- the materials used for the production of the various elements 2, 3, 4, 5 of the blade 1 and the attachment means 21, 23, 27 can be composite materials as well as metallic materials or a combination both.
- capping the free ends of the core 4 may be replaced or supplemented by a folding of the skin of one or more webs 5A, 5B.
- the size of the webs 5A, 5B will be adjusted to provide a flap from covering the free end of the core.
- attachment means of the housing and those of the leading edge and trailing edge can be secured to each other by hot compaction, welding, gluing or even using screw / nut torques or any other solution ensuring the maintenance of these elements between them.
- the blades may have a different structure from that described and for example a monobloc structure.
- FIGS. 3 and 4 suggest identical fixing means 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 necessary to contrary to the invention that each extension is fixed to the casing 20 according to one or the other of the fixing means independently.
- attachment means comprise an annular member in the form of a rail or a peripheral angle extending around the housing
- attachment means could be envisaged, such as fixing lugs on which are fixed the ends of the blades after passing through the housing.
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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.
Description
Carter de turboréacteur et turboréacteur recevant de tels carters
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 œuvre, 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 1 ' 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 contigues 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.
Claims
1. Carter de turboréacteur adapté à recevoir une pluralité d'aubes, comportant des moyens d'accrochage d'une extrémité de chaque aube 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.
2. Carter selon la revendication 1 dans lequel les moyens d'accrochage comportent un membre annulaire (21, 30) s ' étendant autour du carter.
3. Carter selon la revendication 2, dans lequel le membre annulaire comporte au moins un rail (21) périphérique dans lequel sont insérées des extrémités (24) d'éléments de fixation (23) des extrémités des aubes .
4. Carter selon la revendication 2, dans lequel le membre annulaire comporte une cornière (30) périphérique sur laquelle sont directement fixées les extrémités des aubes.
5. Carter selon la revendication 2, celui-ci étant réalisé en fibre longues associées à une résine thermoplastique, tandis que le membre annulaire (21, 30) est obtenu par pultrusion et imprégné d'une résine thermoplastique soudable avec la résine thermoplastique du carter, l'ensemble étant assemblé par compaction à chaud .
6. Turboréacteur comprenant au moins un carter selon l'une des revendications précédentes, et une pluralité d'aubes ayant chacune une extrémité liée au carter .
7. Turboréacteur selon la revendication 6, dans lequel chacune des aubes comporte : une portion avant (2) monobloc allongée découpée dans un profilé pultrudé comportant des fibres liées par de la résine et formant bord d' attaque ;
une portion arrière (3) monobloc allongée découpée dans un profilé pultrudé comportant des fibres liées par de la résine et formant bord de fuite ;
une portion centrale (4) formant âme s' étendant entre le bord d'attaque (2) et le bord de fuite (3) ;
une peau (5) découpée dans un tissu de fibres imprégné de résine s' étendant pour recouvrir des faces latérales de l'âme (4) et recouvrant au moins des zones (6, 7) du bord d'attaque (2) et du bord de fuite (3) contiguës à la portion centrale (4) ;
au moins l'un du bord d'attaque (2) ou du bord de fuite (3) présente des prolongements (10, 11, 12, 13) qui s'étendent en saillie de l'âme (4) au moins d'un côté de l'aube (1), pour porter des moyens d'accrochage (14, 15, 16, 17) de l'aube (1) coopérant avec les moyens d'accrochage du carter (20) du turboréacteur.
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