FR2675537A1

FR2675537A1 - Composite vane with overmoulded polyurethane platforms, for a turbomachine guide vane

Info

Publication number: FR2675537A1
Application number: FR9104686A
Authority: FR
Inventors: Rosa Didier; Ruffier Christine; Jeanne; Geraldine; Touzet Andre
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 1991-04-17
Filing date: 1991-04-17
Publication date: 1992-10-23
Anticipated expiration: 2011-04-17
Also published as: FR2675537B1

Abstract

The invention relates to a vane (1) for a turbomachine guide vane including a main body (2) made of composite materials equipped, at its ends, with platforms (6, 7) made from a moulded material, characterised in that the platforms (6, 7) are produced from polyurethane by overmoulding the ends of the main body (2), and with means (9) for fastening the upper platform (6) to the casing of the turbomachine.

Description

AUBE EN COMPOSITE AVEC PLATES-FORMES SURMOULEES EN POLYURETHANE,
POUR REDRESSEUR DE TURBOMACHINE
La présente invention concerne les aubages fixes dirigeant les flux de gaz dans les compresseurs ou turbines des réacteurs, tels que les réacteurs pour avions. Elle s'applique, en particulier, aux aubes de redresseurs de sortie de la soufflante d'un turboréacteur à double-flux servant à la propulsion d'un avion.COMPOSITE BLADE WITH POLYURETHANE OVER-MOLDED PLATFORMS,
FOR TURBOMACHINE RECTIFIER
The present invention relates to fixed blades directing the gas flows in compressors or turbines of reactors, such as reactors for aircraft. It applies, in particular, to the blades of output rectifiers of the fan of a turbofan engine used for the propulsion of an aircraft.

Dans les turboréacteurs multiflux, les aubes de redresseur de soufflante étaient le plus souvent fabriquées en alliage léger comportant une partie principale ou corps constituant la pale de guidage des gaz avec, à chaque extrémité, une plate-forme transversale en saillie, intégrée à la pale et généralement venue de forge, la plate-forme extérieure constituant l'élément de fixation (au moyen de boulons) de chaque aube fixe à l'intérieur du carter extérieur cylindrique du réacteur. In multi-flow turbojets, the fan stator blades were most often made of light alloy comprising a main part or body constituting the gas guide blade with, at each end, a projecting transverse platform, integrated into the blade. and generally coming from the forge, the external platform constituting the fixing element (by means of bolts) of each fixed vane inside the cylindrical external casing of the reactor.

La recherche d'un abaissement des masses et des coûts a conduit à une utilisation de plus en plus large des matériaux composites dans la conception des turbomachines et en premier lieu pour la réalisation des pièces fixes. Corrélativement de nouvelles techniques de mise en oeuvre ont été mises au point pour tenir compte des caractéristiques particulières de ces matériaux. C'est ainsi que les aubes de redresseurs sont actuellement faites en trois parties distinctes, assemblées par collage. La première partie constitue le corps de l'aube et est faite en matériau composite renforcé à base de fibres de carbone ou de kevlar. Les deux autres parties constituent les plates-formes d'extrémité et sont faites en matière plastique moulée. Chaque plate-forme présente une fente dans laquelle est enfoncée et collée chacune des extrémités de l'aube. The search for a reduction in masses and costs has led to an increasingly wide use of composite materials in the design of turbomachinery and in the first place for the production of fixed parts. Correspondingly, new processing techniques have been developed to take account of the particular characteristics of these materials. This is how the rectifier blades are currently made in three distinct parts, assembled by gluing. The first part constitutes the body of the blade and is made of reinforced composite material based on carbon fibers or kevlar. The other two parts make up the end platforms and are made of molded plastic. Each platform has a slot in which is pressed and glued each of the ends of the blade.

La demande de brevet européen EP O 171 329 décrit un mode de réalisation d'une aube en matière composite équipée de plates-formes rapportées collées aux extrémités du corps principal de l'aube. Pour éviter la désolidarisation du corps principal d'avec la plate-forme extérieure en cas de décollage de ladite plate-forme, l'extrémité extérieure de l'aube présente en section transversale, une forme de coin. European patent application EP 0 171 329 describes an embodiment of a blade made of composite material equipped with attached platforms glued to the ends of the main body of the blade. To avoid separation of the main body from the external platform in the event of takeoff from said platform, the external end of the blade has a cross-sectional shape.

Une autre technique de réalisation est décrite dans le brevet GB 2 115 883. Dans ce cas, un manchon en élastomère est intercalé entre le profil et les plates-formes. Another production technique is described in patent GB 2 115 883. In this case, an elastomer sleeve is interposed between the profile and the platforms.

De telles aubes toutefois sont vulnérables aux impacts de corps étrangers et l'on a observé plusieurs cas d'arrachement des pales de leur logement ou de cisaillement du profil au niveau du raccordement avec les plates-formes. Ceci est dû au fait que l'on a recherché essentiellement dans la technique actuelle à rigidifier les aubes. However, such blades are vulnerable to the impact of foreign bodies and we have observed several cases of blades tearing from their housing or profile shearing at the connection with the platforms. This is due to the fact that there has been research essentially in the current technique to stiffen the blades.

L'invention a pour but de remédier à ces défauts tout en conservant les avantages, notamment la légèreté, des aubes composites en plusieurs parties. The object of the invention is to remedy these defects while retaining the advantages, in particular the lightness, of composite blades in several parts.

L'invention a pour objet une aube radiale fixe pour redresseur de turboréacteur, destinée à être disposée entre une virole intérieure et un carter extérieur, et comportant
un corps principal en matériau composite
une plate-forme extérieure, en matière moulée, munie de moyens de fixation sur ledit carter, ladite plate-forme présentant une fente dans laquelle est encastrée l'extrémité extérieure du corps principal, et
une plate-forme intérieure, en matière moulée présentant une fente dans laquelle est encastrée l'extrémité intérieure du corps principal,
ladite aube étant caractérisée en ce que la plate-forme extérieure et la plate-forme intérieure sont réalisées en un matériau relativement souple et auto-adhésif, du type polyuréthane, par surmoulage des extrémités du corps principal et des moyens de fixation avec ledit matériau, de manière à obtenir une parfaite adhésion.The subject of the invention is a fixed radial vane for a turbojet engine rectifier, intended to be disposed between an inner shroud and an outer casing, and comprising
a main body of composite material
an outer platform, of molded material, provided with means of attachment to said casing, said platform having a slot in which the outer end of the main body is embedded, and
an inner platform, of molded material having a slot in which the inner end of the main body is embedded,
said blade being characterized in that the outer platform and the inner platform are made of a relatively flexible and self-adhesive material, of the polyurethane type, by overmolding of the ends of the main body and of the fixing means with said material, so as to obtain perfect adhesion.

De préférence, les plates-formes sont réalisées en polyuréthane A99R. Preferably, the platforms are made of polyurethane A99R.

L'emploi de polyuréthane A99R est déjà connu comme moyen de collage car il comporte de très grandes caractéristiques d'auto-adhésivité. De plus c'est un élastomère. The use of polyurethane A99R is already known as a bonding medium because it has very high self-adhesive characteristics. In addition, it is an elastomer.

Le fait de réaliser entièrement les plates-formes dans un matériau relativement souple, permet de donner à l'aube un meilleur comportement sous l'aspect des vibrations et tenue à l'ingestion de corps étrangers. L'auto-adhésivité du matériau utilisé permet de réaliser les plates-formes par surmoulage des extrémités de la pale et des inserts de fixation de la plate-forme extérieure et de diminuer ainsi les coûts de fabrication de 11 aube, et les risques d'extraction de la pale par décollage. The fact of making the platforms entirely in a relatively flexible material, makes it possible to give the dawn a better behavior under the aspect of the vibrations and held with the ingestion of foreign bodies. The self-adhesive nature of the material used makes it possible to produce the platforms by overmolding the ends of the blade and the inserts for fixing the external platform and thus reducing the manufacturing costs of the blade, and the risks of blade extraction by takeoff.

Par rapport à l'état de la technique antérieure, la solution proposée par l'invention présente l'avantage d'assurer la fixation directe de l'aube au carter au moyen d'inserts noyés dans la plate-forme. La plate-forme est liée directement à la pale par adhésion du matériau polyuréthane surmoulé sans apport de colle. Le matériau de la plate-forme assure à la fois des fonctions structurales de résistance mécanique et d'assemblage tout en procurant des propriétés d'amortissement antivibratoire et de résistance aux impacts. Compared to the state of the prior art, the solution proposed by the invention has the advantage of ensuring direct attachment of the blade to the casing by means of inserts embedded in the platform. The platform is directly linked to the blade by adhesion of the overmolded polyurethane material without the addition of glue. The material of the platform provides both structural mechanical strength and assembly functions while providing anti-vibration damping and impact resistance properties.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre et à l'examen des dessins annexés qui représentent, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation de l'invention. The invention will be better understood on reading the detailed description which follows and on examining the appended drawings which represent, by way of nonlimiting example, an embodiment of the invention.

La figure 1 représente une aube de redresseur de l'art antérieur réalisée en trois pièces et,
la figure 2 montre une aube de redresseur selon l'invention.FIG. 1 represents a rectifier blade of the prior art made in three parts and,
Figure 2 shows a rectifier blade according to the invention.

On a représenté pour mémoire sur la figure 1 une aube radiale connue 1, réalisée en trois pièces, qui comprend un corps principal 2 ou pale en matériaux composites dont les extrémités 3 et 4 sont enfoncées et collées dans les fentes 5 prévues dans les plates-formes rapportées 6 et 7. FIG. 1 shows a known radial vane 1, made in three parts, which comprises a main body 2 or blade made of composite materials, the ends 3 and 4 of which are pressed in and glued into the slots 5 provided in the platforms. reported forms 6 and 7.

Les plates-formes 6 et 7 sont réalisées par moulage d'un matériau plastique. La plate-forme supérieure 6 comporte de plus des moyens de fixation 8 de l'aube 1 sur le carter extérieur du réacteur, ces moyens de fixation 8 se présentant, par exemple, sous la forme d'alésages pour le passage de boulons de fixation. Platforms 6 and 7 are made by molding a plastic material. The upper platform 6 further comprises means 8 for fixing the blade 1 to the outer casing of the reactor, these fixing means 8 being, for example, in the form of bores for the passage of fixing bolts .

L'aube composite 1 selon l'invention, représentée sur la figure 2, est de configuration identique à l'aube de la figure 1. The composite blade 1 according to the invention, shown in FIG. 2, is of identical configuration to the blade of FIG. 1.

Cette aube 1 comporte un corps principal 2 en matériau composite stratifié hybride, par exemple, du type carbone/kevlar, et des plates-formes 6 et 7 en polyuréthane A99R obtenues par surmoulage des extrémités 3 et 4 du corps principal 2. Des inserts métalliques 9 servant à la fixation de l'aube 1 au carter extérieur du réacteur sont noyés dans la plate-forme extérieure 6 au moment du surmoulage de l'extrémité extérieure 5 de l'aube 1.This blade 1 comprises a main body 2 made of hybrid laminated composite material, for example, of the carbon / kevlar type, and platforms 6 and 7 made of polyurethane A99R obtained by overmolding the ends 3 and 4 of the main body 2. Metal inserts 9 used for fixing the blade 1 to the outer casing of the reactor are embedded in the outer platform 6 when the outer end 5 of the blade 1 is overmolded.

Le surmoulage des extrémités 5 du corps principal 2 est réalisé, de manière connue, en positionnant le corps principal 2 et les inserts métalliques 9 dans un moule approprié, et en coulant le polyuréthane à une température avoisinant les 1000C. The molding of the ends 5 of the main body 2 is carried out, in a known manner, by positioning the main body 2 and the metal inserts 9 in a suitable mold, and by pouring the polyurethane at a temperature in the region of 1000C.

Du fait de l'adhésivité du polyuréthane, l'aube 1 est ainsi réalisée en une seule pièce. Due to the adhesiveness of the polyurethane, the blade 1 is thus produced in one piece.

Cette méthode de fabrication de l'aube permet de réduire les coûts. De plus, le polyuréthane utilisé étant un matériau relativement souple, il n'y a plus de problème de rupture par cisaillement ou défaut de collage du corps principal 2 lors des impacts des corps étrangers, et on assure une réduction notable des phénomènes vibratoires dans l'aube 1. This method of making the blade reduces costs. In addition, since the polyurethane used is a relatively flexible material, there is no longer any problem of rupture by shearing or defective bonding of the main body 2 during the impacts of foreign bodies, and a significant reduction in the vibrational phenomena is ensured 'dawn 1.

Il faut noter que les extrémités (3, 4) du corps principal 2 peuvent présenter sur leurs surfaces externes des irrégularités ou aspérités diverses qui, après l'opération de surmoulage, sont enrobées par le polyuréthane, ce qui améliore encore la liaison du corps principal 2 avec les plates-formes 6 et 7. It should be noted that the ends (3, 4) of the main body 2 may have various irregularities or roughness on their external surfaces which, after the overmolding operation, are coated with polyurethane, which further improves the connection of the main body. 2 with platforms 6 and 7.

L'aube 1 ainsi obtenue est destinée à être interposée entre un carter extérieur et une virole intérieure d'un étage de redresseur d'une turbomachine. The vane 1 thus obtained is intended to be interposed between an outer casing and an inner ferrule of a rectifier stage of a turbomachine.

Claims

1. Fixed blade for a turbojet engine rectifier, intended to be disposed between an inner shroud and an outer casing, and comprising: a main body (2) made of composite materials an outer platform (6) made of molded material, provided with means for fixing (9) on said housing, said platform (6) having a slot (5) in which is embedded the outer end (4) of the main body (2); and an inner platform (7), of molded material, having a slot (5) in which is embedded the inner end (3) of the main body (2),

said blade being characterized in that the outer platform (6) and the inner platform (7) are made of a relatively flexible and self-adhesive material of the polyurethane type by overmolding the ends (3 and 4) of the main body (2) and fixing means (9) with said material so as to obtain a perfect bond by adhesion.

2. Fixed vane according to claim 1, characterized in that the platforms (6, 7) are made of polyurethane A99R.

3. Fixed blade according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the ends (3 and 4) of the main body (2) have various irregularities or roughness on their external surfaces.