FR2641324A1

FR2641324A1 - FIN FINGER FIXING FOR A ROTOR FIN IN FIBER TECHNIQUE

Info

Publication number: FR2641324A1
Application number: FR8915489A
Authority: FR
Inventors: Wilhelm Hoffmueller; Axel Rossmann; Siegfried Sikorski
Original assignee: MTU Motoren und Turbinen Union Friedrichshafen GmbH; MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH
Current assignee: MTU Aero Engines GmbH; Rolls Royce Solutions GmbH
Priority date: 1988-12-29
Filing date: 1989-11-24
Publication date: 1990-07-06
Anticipated expiration: 2009-11-24
Also published as: GB8929278D0; DE3844191A1; DE3844191C2; GB2229499A; FR2641324B1; GB2229499B

Abstract

Fixation de pied d'ailette pour une ailette de rotor en technique de fibre. Fixation caractérisée en ce que le pied d'ailette 1 métallique comprend un percement 2 disposé radialement par rapport à l'axe du rotor, et dans lequel une tige 4 d'ailette 5 en technique de fibre est enfilée et fixée, et en ce que sur le périmètre extérieur du pied d'ailette 1 sont prévus des segments dentés 6 se développant en direction de la périphérie avec des tronçons ouverts disposés entre eux et de longueur sensiblement égale, lesquels sont adaptés à former une fixation amovible du type baonnette dans des segments de flasques 8 intérieurs, réalisés de façon équivalente d'un support 9 de pied d'ailette en forme de pot. L'invention concerne la fixation de pied d'ailette pour une ailette de rotor en technique de fibre.Fin foot attachment for a rotor fin in fiber technique. Fixing characterized in that the metallic fin 1 foot comprises a hole 2 disposed radially with respect to the axis of the rotor, and in which a fin 5 rod 4 in fiber technique is threaded and fixed, and in that on the outer perimeter of the fin root 1 are provided toothed segments 6 developing towards the periphery with open sections arranged between them and of substantially equal length, which are adapted to form a removable bayonet-type attachment in segments internal flanges 8, produced in an equivalent manner from a support 9 for a pot-shaped fin foot. The invention relates to the fin foot attachment for a rotor fin in fiber technology.

Description

"Fixation de pied d'ailette pour une ailette de rotor"Wing foot fixation for a rotor blade

en technique de fibre".in fiber technique ".

L'invention concerne une fixation de pied d'ailette pour une ailette de rotor en technique de fibre qui est reliée au pied métallique de l'ailette The invention relates to a fin-foot attachment for a fiber-fin rotor blade which is connected to the metal foot of the fin

et le pied d'ailette est prévu amovible dans un rotor. and the wingtip is provided removably in a rotor.

On a connu de nombreuses solutions pour résoudre le problème de fixation d'une ailette de rotor sur un disque de rotor métallique. Par exemple à partir du brevet US-PS 3 737 250, un dispositif de ce genre est connu, selon lequel le pied-de l'ailette est réalisé en queue d'aronde, et est fixé dans un support d'ailette, qui à son tour est logé dans des paliers à roulement du rotor. Cette disposition rend possible un Many solutions have been known to solve the problem of attaching a rotor fin to a metal rotor disc. For example, from US Pat. No. 3,737,250, a device of this type is known, according to which the foot of the fin is made of a dovetail, and is fixed in a fin support, which its tower is housed in rolling bearings of the rotor. This provision makes it possible

simple éloignement de l'ailette d'un réacteur à turbo- simple removal of the fin from a turbo-reactor

soufflante dans la direction axiale du réacteur, ce qui se répercute positivement en particulier dans des blowing in the axial direction of the reactor, which has a positive effect especially in

réacteurs avec une enveloppe à turbo-soufflante. reactors with a turbo-blower envelope.

L'inconvénient de cette disposition est le besoin important de place pour la fixation du pied d'ailette The disadvantage of this arrangement is the significant need for space for fixing the wing foot

dans le rotor.in the rotor.

En partant de là, le but de l'invention est From there, the purpose of the invention is

de créer une fixation de pied d'ailette de construc- to create a construction wing foot fastener

tion simple et nécessitant peu de place, qui soit réalisée pour cela de façon favorable en fibre. En outre l'ailette doit être montable et démontable de simple and requiring little space, which is made for this favorably in fiber. In addition the fin must be mountable and removable from

façon simple.simple way.

L'objectif de l'invention est atteint en ce que le pied d'ailette, métallique, comprend un percement disposé radialement par rapport à l'axe du rotor, et dans lequel une tige d'ailette en technique de fibre est enfilée et fixée, et en ce que sur le périmètre extérieur du pied d'ailette sont prévus des segments dentés se développant en direction de la périphérie avec des tronçons ouverts disposés entre eux et de longueur sensiblement égale, lesquels sont adaptés à former une fixation amovible du type baïonnette dans des segments de flasques intérieurs, réalisés de façon équivalente d'un support de pied The object of the invention is achieved in that the blade root, metal, comprises a bore arranged radially relative to the axis of the rotor, and wherein a fin rod fiber technique is threaded and fixed , and in that on the outer perimeter of the fin base there are provided circumferentially extending toothed segments with open sections arranged therebetween and of substantially equal length which are adapted to form a bayonet-type removable fastener. in inner flange segments, made equivalent to a foot support

d'ailette en forme de pot.finned pot-shaped.

Cette disposition a l'avantage, que l'ai- This provision has the advantage that the

lette du rotor peut être montée et démontée de façon simple. Cela se produit, par le fait que le pied de' l'ailette est enfilé dans le support de pied et est soumis à rotation dans le sens périphérique, jusqu'à ce que le segment denté soit en prise avec les tronçons des flancs intérieurs du support du pied d'ailette. La réalisation de la tige en technique de fibre rend possible un guidage favorable des forces rotor plate can be mounted and dismounted in a simple way. This occurs in that the foot of the fin is threaded into the foot support and is rotated in the peripheral direction until the toothed segment engages with the inner flank portions of the foot support fin. The realization of the rod in fiber technique makes possible a favorable guidance of the forces

centrifuges se produisant en marche de l'ailette elle- centrifuges occurring in operation of the fin itself

même à partir du pied. Pour obtenir un poids aussi faible que possible, le pied de l'ailette est fabriquée avantageusement en un alliage à base au titane. Suivant une réalisation avantageuse de l'invention, la tige est fixée par collage au pied de l'ailette, il en résulte une bonne transmission des even from the foot. To obtain a weight as low as possible, the foot of the fin is advantageously made of a titanium-based alloy. According to an advantageous embodiment of the invention, the rod is fixed by gluing to the foot of the fin, which results in a good transmission of

forces par sollicitation favorable de la fibre. forces by favorable solicitation of the fiber.

En alternative à cela ou en supplément, la tige en technique de fibre peut être fixée au pied de l'ailette par des rivets ou des vis enfilés dans des As an alternative to this or in addition, the rod in fiber technique can be fixed to the foot of the fin by rivets or screws threaded into

ouvertures perpendiculaires à l'axe de la tige. openings perpendicular to the axis of the rod.

Les segments dentés ont avantageusement une longueur qui correspond à 1/8 du périmètre de l'ailette et il existe favorablement trois lignes de segments dentés disposées l'une après l'autre. Grâce à cela, on peut obtenir un bon guidage des forces se produisant en marche, en particulier des forces centrifuges, du pied de l'ailette dans le rotor. Les segments dentés ont en coupe avantageusement la forme d'un sapin, une sollicitation favorable pour le matériau des segments dentés étant ainsi obtenue. Les segments dentés peuvent être réalisés sans pente ou être disposés avec une pente différente de zéro. Ce dernier cas est surtout favorable, pour obtenir une précontrainte simultanée du pied de l'ailette avec le support d'ailette et éviter ainsi des vibrations en marche. The toothed segments advantageously have a length which corresponds to 1/8 of the perimeter of the fin and there are favorably three rows of toothed segments arranged one after the other. With this, one can get a good guide forces occurring in operation, especially centrifugal forces, the foot of the fin in the rotor. The toothed segments advantageously have the shape of a fir tree, a favorable stress for the material of the toothed segments being thus obtained. The toothed segments can be made without slope or be arranged with a slope other than zero. This last case is especially favorable, to obtain a simultaneous prestressing of the foot of the fin with the fin support and thus avoid vibration running.

Un autre développement avantageux de l'in- Another advantageous development of the in-

vention prévoit, que la matière en technique de fibre dans la zone d'extrémité est réalisée en forme de cloche. Ceci empêche d'une part, une sortie par glissement de la tige hors du pied de l'ailette et occasionne d'autre part, une réduction de poids, car la part de matériau du pied de l'ailette, qui se compose de métal, réduit le prix de la partie de la tige. En alternative, la tige rectangulaire en technique de fibre peut être entourée aux environs de la zone terminale d'une matière moulée en fibre courte, sous forme d'une cloche. Avec cela également vention provides, that the material in fiber technique in the end zone is made bell-shaped. This prevents on the one hand, an exit by sliding of the rod off the foot of the fin and causes on the other hand, a reduction in weight, because the material part of the foot of the fin, which consists of metal , reduces the price of the part of the stem. Alternatively, the rectangular rod of fiber technique may be surrounded around the end zone of a short fiber molded material in the form of a bell. With this also

une réduction de poids est obtenue. a reduction of weight is obtained.

Un autre développement de. l'invention pré- Another development of. the invention

voit que la tige en technique de fibre de l'ailette se termine dans la zone du plan de section d'un plateau de pied d'ailette adapté au pied d'ailette. La tige est alors collée au pied de l'ailette et/ou fixée par un rivet ou une vis. Cette réalisation plus simple est toutefois seulement possible, si les tensions du matériau admissibles ne sont pas dépassées dans le col de pied d'ailette et dans la tige d'ailette. De préférence entre l'ouverture centrale et les segments dentés répartis sur le pourtour, est placée une série d'alésages à espacements réguliers, qui sont dirigés radialement par rapport à l'axe du rotor. Cette solution rend possible également une see that the fiber fin fin rod ends in the area of the section plane of a fin foot plate adapted to the fin base. The rod is then glued to the foot of the fin and / or fixed by a rivet or a screw. This simpler embodiment is, however, only possible if the permissible material stresses are not exceeded in the fin neck and the fin rod. Preferably between the central opening and the circumferentially spaced tooth segments is a series of regularly spaced bores which are directed radially with respect to the axis of the rotor. This solution also makes it possible

économie de poids.saving weight.

Suivant une autre caractéristique de l'invention, le pied de l'ailette se compose de deux According to another characteristic of the invention, the foot of the fin consists of two

demi-coques qui sont soudées l'une à l'autre. half-shells that are welded to each other.

Suivant une autre caractéristique de l'in- According to another characteristic of the in-

vention, le pied est d'une seule pièce. vention, the foot is in one piece.

vention, les segments dentés ont une longueur comprise entre 1/12 et 1/4 du périmètre du pied d'ailette et de the toothed segments have a length of between 1/12 and 1/4 of the perimeter of the wing root and

préférence 1/8.preferably 1/8.

vention, le pied d'ailette est fixé par collage avec vention, the foot of wing is fixed by gluing with

la tige en technique de fibre.the rod in fiber technique.

vention, sont disposées l'une derrière l'autre, de une à cinq rangées de segments dentées, de préférence trois, radialement par rapport à l'axe du disque de rotor. Suivant une autre caractéristique de In this invention, one to five rows of toothed segments are arranged one behind the other, preferably three, radially with respect to the axis of the rotor disk. According to another characteristic of

l'invention, les segments dentés en section trans- the invention, the toothed segments in transverse section

versale ont une forme en sapin.versale have a fir shape.

vention, le matériau du pied est un alliage en base au titane. In contrast, the foot material is a titanium base alloy.

vention, les segments dentés sont réalisés en forme de vention, the toothed segments are made in the form of

pas de vis avec une pente différente de zéro. no screws with a slope other than zero.

vention, la tige en technique de fibre est réalisée, dans sa zone terminale, en forme de cloche. vention, the rod in fiber technique is made in its terminal zone, bell-shaped.

vention, la tige en technique de fibre est entourée, autour de sa zone terminale, par une masse moulée en vention, the rod in fiber technique is surrounded, around its end zone, by a mass molded into

fibre courte en forme de cloche.short fiber bell-shaped.

vention, entre le percement central et les segments dentés répartis sur le pourtour extérieur, est disposée une série d'alésages à espacement régulier, qui sont placés radialement par rapport à l'axe du between the central bore and the toothed segments distributed on the outer circumference is arranged a series of regularly spaced bores, which are placed radially with respect to the axis of the

rotor.rotor.

vention, la tige en technique de fibre se termine dans la zone du plan de coupe transversale d'un plateau de vention, the rod in fiber technique ends in the area of the cross-sectional plane of a

pied d'ailette adapté au pied d'ailette. foot of wing adapted to the foot of wing.

L'invention sera expliquée dans la suite à partir des dessins joints, dans lesquels on montre: - à la figure i: une coupe longitudinale d'une réalisation de pied d'ailette suivant l'invention, - à la figure 2: une coupe longitudinale d'un développement de la réalisation de la figure 1, à la figure 3: une autre forme de réalisation de l'invention, - à la figure 4: une coupe transversale de la forme de réalisation de la figure 3, - à la figure 5: une coupe horizontale d'une autre forme de réalisation de l'invention, - à la figure 6: une coupe en long d'une forme de The invention will be explained hereinafter from the attached drawings, in which: - in Figure i: a longitudinal section of a fin foot embodiment according to the invention, - in Figure 2: a section longitudinal view of a development of the embodiment of FIG. 1, in FIG. 3: another embodiment of the invention; FIG. 4: a cross-section of the embodiment of FIG. FIG. 5 is a horizontal section of another embodiment of the invention; FIG. 6 is a sectional view of a form of FIG.

réalisation à tige courte.realization with short stem.

A la figure i est présenté un pied d'ailette i qui relie une ailette en technique de fibre 5, de préférence une ailette de réacteur à turbosoufflante avec un support de pied d'ailette 9 appartenant au rotor. L'ailette 5 comprend une tige 4 se développant radialement et qui épouse la forme d'une ouverture correspondante 2. La liaison entre la tige 4 et la paroi de l'ouverture 2 se fait alors par collage. Le pied 1 comporte une série de segments dentés 6 répartis à son pourtour intérieur, qui sont prévus sur deux ligne situées l'une au-dessus de l'autre. Les segments dentés 6 sont en prise par leurs flancs radialement extérieurs 17 avec les flancs 18 ajustés correspondants des segments 8 de flasques intérieurs adaptés au support de pied d'ailette. En outre, le pied d'ailette 1 comporte un plateau de pied d'ailette 15, qui coopère avec un flasque 16 du support d'ailette 9 réalisé en correspondance, pour supporter les forces de flexion. Un rivet 22 assure en outre la In Fig. 1 there is shown a fin root i which connects a fin of fiber technique 5, preferably a turbofan-powered reactor vane with a fin foot support 9 belonging to the rotor. The fin 5 comprises a rod 4 developing radially and which takes the form of a corresponding opening 2. The connection between the rod 4 and the wall of the opening 2 is then done by gluing. The foot 1 comprises a series of toothed segments 6 distributed at its inner periphery, which are provided on two lines situated one above the other. The toothed segments 6 are engaged by their radially outer flanks 17 with the corresponding adjusted flanks 18 of the inner flange segments 8 adapted to the fin foot support. In addition, the vane foot 1 comprises a vane foot plate 15, which cooperates with a flange 16 of the fin support 9 made in correspondence, to support the bending forces. A rivet 22 also ensures the

fixation de la tige 4 au pied de l'ailette. fixing the rod 4 at the foot of the fin.

La forme de réalisation à la figure 2 The embodiment in Figure 2

présente dans la zone terminale 3 radialement inté- present in the radially integrated terminal zone 3

rieure de la tige 4 un évasement en queue d'aronde, au moyen duquel le glissement de la tige 4 hors du percement 2 peut être empêché. En outre est prévue une série d'alésages radiaux 14, qui sont fermés par des tampons 20 ajustés en forme. Les alésages réduisent le upper stem 4 a dovetail flare, by means of which the sliding of the rod 4 out of the bore 2 can be prevented. In addition, there is provided a series of radial bores 14, which are closed by shaped fit buffers. Bores reduce the

poids du pied de l'ailette.foot weight of the fin.

La forme de réalisation à la figure 3 présente un percement 2 en forme de cloche. L'espace intermédiaire entre la tige 4 et la paroi extérieure du percement 2 est rempli d'une masse moulée en fibre courte 12. Les surfaces de liaison entre la tige 4 et The embodiment in Figure 3 has a bell-shaped bore 2. The space between the rod 4 and the outer wall of the bore 2 is filled with a short fiber molded mass 12. The connecting surfaces between the rod 4 and

la masse moulée en fibre 12 sont collées au pied 1. the molded fiber material 12 are glued to the foot 1.

A la figure 4 est représentée une coupe transversale selon la ligne IV-IV de la figure 3. Le pied 1 se compose de deux demi-coquilles 10a, 10b, qui FIG. 4 shows a cross-section along the line IV-IV of FIG. 3. Foot 1 consists of two half-shells 10a, 10b, which

sont réunies ensemble le long des surfaces d'about 19. are joined together along the end surfaces 19.

La tige 4 est réalisée rectangulaire en section, alors que le percement 2 est rond en section. L'espace intermédiaire entre la tige 4 et le pied 1 est rempli d'une masse moulée en fibre courte 12. Sur le pourtour extérieur du pied d'ailette 1 sont répartis les segments dentés 6, qui s'étendent chacun sur environ 1/8 du périmètre. Les segments dentés 6 sont en prise avec les segments de flasques intérieurs 8 du support de pied d'ailette 9. Entre les segments de flasques intérieurs 8 sont prévus des tronçons ouverts 7 d'à peu près même longueur, qui servent à l'introduction ou à l'enlèvement du pied 1 de l'ailette. Dans ce but le pied 1 est pivoté dans le sens périphérique d'environ 1/8 de tour, jusqu'à ce que les segments dentés 6 se trouvent complètement à l'intérieur du tronçon ouvert. Alors il s'ensuit une extraction The rod 4 is made rectangular in section, while the bore 2 is round in section. The intermediate space between the rod 4 and the foot 1 is filled with a short fiber molded mass 12. On the outer periphery of the fin base 1 are distributed the toothed segments 6, which each extend about 1 / 8 perimeter. The toothed segments 6 are engaged with the inner flange segments 8 of the wing foot support 9. Between the inner flange segments 8 are provided open sections 7 of about the same length, which serve for the introduction. or removing the foot 1 from the fin. For this purpose the foot 1 is rotated in the peripheral direction about 1/8 of a turn, until the toothed segments 6 are completely inside the open section. Then it follows an extraction

radiale du pied 1 hors du support de pied 9. radial of foot 1 out of foot support 9.

Une autre forme de réalisation de l'invention est représentée à la figure 5, dans laquelle la tige 4 est ajustée à la réalisation en Another embodiment of the invention is shown in FIG. 5, in which the rod 4 is adjusted to the embodiment in

forme de cloche du percement 2.bell shape of the piercing 2.

Encore un développement avantageux de l'invention est représenté à la figure 6. Dans cette réalisation la tige 4 en technique de fibre est fixée par collage au pied de l'ailette 1, de même dans la zone du col de pied de l'ailette, elle est fixée par un ou plusieurs rivets 22. L'extrémité 23 de la tige 4 se trouve à peu près dans un plan de coupe transversal avec le plateau de pied 15 du pied d'ailette 1. Dans cette forme de réalisation on peut obtenir seulement une plus faible transmission de force qu'avec les formes de réalisation présentées plus haut, toutefois cette réalisation se caractérise par une économie de poids. En outre, l'ailette peut être changée sans que le pied de l'ailette puisse être séparé, ce qui Yet another advantageous development of the invention is shown in FIG. 6. In this embodiment the rod 4 in fiber technique is fixed by gluing to the foot of the fin 1, likewise in the area of the throat of the fin it is fixed by one or more rivets 22. The end 23 of the rod 4 is approximately in a transverse cutting plane with the foot plate 15 of the blade root 1. In this embodiment it is possible to obtain only a weaker transmission of force than with the embodiments presented above, however this realization is characterized by a saving of weight. In addition, the fin can be changed without the foot of the fin being separated, which

apporte une simplification avantageuse. provides an advantageous simplification.

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Claims

1e) Attaching a fin foot for a rotor fin fiber technique that is connected to the metal foot of the fin, and the foot fin is placed in a removable rotor, characterized in that the foot of blade (1), metal, comprises a bore (2) arranged radially relative to the axis of the rotor, and wherein a rod (4) of fin (-5) fiber technique is threaded and fixed, and in that on the outer perimeter of the fin base (1) there are provided circumferentially extending toothed segments (6) with open sections (7) arranged between them and of substantially equal length which are adapted to forming a removable bayonet-type fastener in inner flange segments (8), made equivalent to a pot-shaped fin foot support (9).

23) Fixing according to claim 1,

characterized in that the blade root (1) is composed of two half-cups (10a, 0lob), which are

welded to each other.

3 ') Fixing according to claim 1,

characterized in that the blade root (1) is a

single piece.

4 ') Fixing according to any one of

claims i to 3, characterized in that the foot

fin (1) is fixed by gluing with the rod (4) in

fiber technique.

') Fixing according to any of

Claims 1 to 4, characterized in that the foot

fin (1) is attached by rivet or screw to the stem

in fiber technique.

6 ') Fixing according to any one of

Claims 1 to 5, characterized in that the

toothed segments (6) have a length of between 1/12 and 1/4 of the perimeter of the blade root and

preferably 1/8.

7) Fixing according to any one of

Claims 1 to 6, characterized in that

disposed one behind the other, from one to five rows of toothed segments (6), preferably three,

radially with respect to the axis of the rotor disk.

8 ') Fixing according to any one of

Claims I to 7, characterized in that the

toothed segments (6) in cross-section have a

fir tree shape.

9 ') Fixing according to claim 1, characterized in that the material of the foot (1) is a

alloy in titanium base.

10 ') Fixing according to any one of

Claims 1 to 9, characterized in that the

toothed segments (6) are made in step form of

screw with a slope different from zero.

11) Fixing according to any one of

Claims 1 to 10, characterized in that the rod

(4) in fiber technique is carried out in its area

terminal (3), bell-shaped.

12 ') Fixing according to any one of

Claims 1 to 11, characterized in that the rod

(4) in fiber technique is surrounded, around its end zone (3), by a fiber molded mass

short bell-shaped.

13 ') Fixing according to any one of

Claims 1 to 10, characterized in that between the

central piercing (2) and the toothed segments (6) distributed on the outer circumference, is arranged a series of regularly spaced bores (14), which are

placed radially with respect to the axis of the rotor.

14 ') Fixing according to one or the other

claims 5 or 6, characterized in that the rod

(4) in fiber technique ends in the cross sectional plane area of a foot plate

fin (15) adapted to the wing root (1).