FR2918129A1 - Perfectionnement a une cale intercalee entre un pied d'aube et le fond de l'alveole du disque dans laquelle il est monte - Google Patents

Perfectionnement a une cale intercalee entre un pied d'aube et le fond de l'alveole du disque dans laquelle il est monte Download PDF

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Abstract

Calage des aubes rattachées au disque d'un rotor muni d'alvéoles.Selon l'invention, chaque cale (11) est en matériau élastiquement déformable et au moins un tronçon longitudinal (17b) de cette cale a un profil transversal en forme d'arc pour définir deux zones de contact latérales (25a, 25b).

Description

L'invention se rapporte généralement à un rotor de turbomachine plus
particulièrement un rotor de soufflante comprenant un disque muni d'alvéoles à sa périphérie et des aubes respectivement rattachées audit rotor, chaque aube comportant un pied d'aube engagé dans une alvéole correspondante. L'invention concerne un perfectionnement à une cale allongée qui est intercalée entre le pied d'aube et le fond de l'alvéole. L'invention s'applique particulièrement au montage des aubes en matériau composite tissé 3D, qui sont de plus en plus utilisées dans les soufflantes. Elle concerne une cale bien adaptée à ce type d'aube (bien que non exclusivement), la cale pouvant elle-même être constituée du même matériau ou d'un matériau semblable. L'un des buts de l'invention est d'améliorer le comportement des aubes d'un rotor, particulièrement un rotor de soufflante, dans le cas d'un incident grave résultant par exemple de l'ingestion d'oiseau.
Il est connu d'insérer une cale déformable dans chaque alvéole du disque de rotor, entre le fond de cette alvéole et la face intérieure du pied d'aube retenu dans ladite alvéole. Par exemple, le brevet français n 2 841 609 illustre une cale comportant des parties métalliques et des parties en élastomère semi-rigide. La forme de cette cale permet de tenir compte des mouvements du pied de l'aube lors d'un évènement critique mentionné ci-dessus. Dans de telles circonstances, l'aube de soufflante pivote sous l'impact, le pied d'aube pivotant par conséquent dans l'alvéole du disque. L'aube, en plus du mouvement de rotation subit un mouvement de plongée vers l'avant puis vers l'arrière, en réaction. Les parties avant, centrale et arrière de l'aube subissent des mouvements de torsion et de plongée axiale, d'amplitude différentes pour chacune d'elles. Dans le cas d'une aube en matériau composite comportant une armature tissée en trois dimensions (ci-après désigné "tissé 3D") de tels chocs entraînent des risques de fissuration du pied d'aube pouvant entraîner la rupture de celui-ci et par voie de conséquence la perte complète de l'aube de soufflante. L'invention propose un nouveau type de cale dont la forme a été définie pour réduire le choc lors du contact entre l'aube et l'alvéole, absorber une partie de l'énergie générée par l'impact et réduire les risques d'endommagement de l'aube.
A cet effet, l'invention concerne en premier lieu un rotor de soufflante comprenant un disque muni d'alvéoles à sa périphérie et des aubes respectivement rattachées audit rotor, chaque aube comportant un pied d'aube engagé dans une alvéole correspondante et chaque alvéole renfermant une cale allongée intercalée entre le pied d'aube et le fond de l'alvéole, caractérisé en ce que ladite cale est en matériau élastiquement déformable, en ce qu'au moins un tronçon longitudinal de cette cale a un profil transversal en forme d'arc pour définir deux zones latérales en contact avec des zones latérales correspondantes du pied d"aube et éloignées du fond de l'alvéole et une zone centrale en regard de la zone centrale correspondante du fond d'alvéole. Selon une autre caractéristique avantageuse, la zone centrale dudit tronçon est éloignée de la zone centrale correspondante du pied d'aube. Autrement dit, un léger espace subsiste entre la zone centrale du tronçon de la cale et la zone centrale en regard du pied d'aube. Selon une autre caractéristique avantageuse, la cale est constituée de plusieurs tronçons précités réunis par des jonctions plus étroites. Selon une autre caractéristique avantageuse, la cale a un profil ondé suivant sa propre direction longitudinale. Plus précisément, ladite cale peut présenter longitudinalement une région centrale en contact avec le fond de l'alvéole et deux régions extrêmes (de part et d'autre de la région centrale, longitudinalement) en contact avec le pied d'aube.
De plus, la section de la cale, en fonctionnement normal, est adaptée à la forme des pièces environnantes (alvéole du disque de soufflante et aube de soufflante) et le montage se fait avec une légère contrainte entre le pied d'aube et le fond de l'alvéole. Ainsi, le pied d'aube est plaqué sur ses portées, en prenant appui sur le fond de l'alvéole (dans la partie centrale) et en dessous du pied d'aube sur les portées latérales de celui-ci. Le profil ondé mentionné ci-dessus permet d'optimiser les contacts entre les extrémités et le centre de la cale d'une part et entre l'aube et le disque, d'autre part. La cale, par sa souplesse suit le mouvement combiné de torsion-plongée lorsque survient un évènement critique. Elle vient s'intercaler pour limiter le choc entre le pied d'aube et l'alvéole du disque.
De plus, la zone de contact entre la cale et le dessous du pied d'aube est de forme courbe de façon à permettre un glissement relatif des deux pièces entre elles, lors d'un pivotement de l'aube. De préférence, la cale est divisée en trois sections qui réagissent séparément aux mouvements combinés du pied d'aube et permettent d'accompagner au mieux les mouvements et déformations spécifiques à chacune des parties du pied d'aube. Un revêtement de type film polyuréthane ou analogue est disposé sur et/ou sous la cale pour permettre de dissiper une partie de l'énergie du choc et par conséquent de limiter les risques de rupture de la cale et de fissuration du pied d'aube. Avantageusement, la cale est en un matériau composite élastique monobloc et de préférence en matériau composite tissé 3D. Le résultat est particulièrement avantageux lorsque les aubes 15 sont elles-mêmes en matériau composite de même nature. Bien entendu, l'invention concerne également une cale destinée à être insérée dans une alvéole de rotor de soufflante, caractérisée en ce qu'elle est constituée d'un matériau élastiquement déformable et en ce qu'elle comporte au moins un tronçon longitudinal à profil transversal en 20 forme d'arc. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : 25 - la figure 1 est une vue générale en perspective d'une cale destinée à être insérée entre un pied d'aube et le fond d'une alvéole définie à la périphérie d'un disque de rotor ; - la figure 2 illustre la même cale, vue en coupe longitudinale et en position entre un pied d'aube et le fond d'une alvéole ; 30 - la figure 3 est une vue schématique en coupe transversale illustrant les positions relatives de la cale et du pied d'aube à l'intérieur d'une alvéole d'un disque de rotor, la coupe correspondant à la ligne III-III de la figure 1; et - la figure 4 est une vue analogue à la figure 3 illustrant le 35 comportement de ces éléments lors d'un évènement critique.
Sur les dessins, on a représenté une cale 11 destinée à être insérée dans une alvéole 13 d'un disque 15 de rotor de soufflante. Un tel disque est représenté partiellement sur les figures 2 à 4. La cale 11 est constituée d'un seul bloc de matériau élastiquement déformable et plus particulièrement ici d'un matériau composite tissé 3D connu en soi. On rappelle que le tissage en 3 dimensions définissant l'âme de la pièce est enrobé de résine. Comme représenté, la cale comporte au moins un tronçon longitudinal à profil transversal en forme d'arc. Dans l'exemple, on a prévu trois tronçons 17a, 17b, 17c de ce genre (leurs nombre pourrait être différent) réunis par des jonctions 18 plus étroites, du même matériau, l'ensemble formant une seule pièce. Une telle cale est destinée à être insérée dans une alvéole tangentielle 13 pratiquée à la périphérie du disque 15 de rotor. Dans l'exemple, il s'agit d'un disque de rotor de soufflante auquel sont rattachées des aubes 20. Chaque aube comporte un pied d'aube 21 engagé dans une alvéole 13 correspondante. Une cale telle que celle qui est représentée aux figures 1 et 2 est logée dans chaque alvéole 13 en étant intercalée entre le pied d'aube 21 et le fond 13a de l'alvéole 13.
Comme indiqué précédemment, la cale 11 est de préférence en matériau composite tissé 3D. D'une façon plus générale, la cale est en matériau élastiquement déformable. Selon une caractéristique importante de l'invention, le ou chaque tronçon longitudinal 17a-17c de cette cale a un profil transversal en forme d'arc pour définir deux zones latérales 25a, 25b en contact avec des zones latérales 26a, 26b correspondantes du pied d'aube 20 tout en étant éloignées du fond de l'alvéole. Par ailleurs, une zone centrale 29 du tronçon de cale se situe en regard de la zone centrale 30 correspondante du fond d'alvéole. Cette zone centrale du tronçon de cale peut être en contact avec le fond de l'alvéole, comme cela est visible sur la figure 3. Par ailleurs, la zone centrale dudit tronçon peut être éloignée de la zone centrale correspondante du pied d'aube, en laissant subsister un léger espace 32 entre elles. Comme le montre la figure 2, la cale 11 a un profil ondé suivant sa direction longitudinale. Dans l'exemple représenté, la cale présente longitudinalement une région centrale lia en contact avec le fond de l'alvéole et deux régions extrêmes llb en contact avec le pied d'aube mais éloignées du fond de l'alvéole. Dans la présentation de la figure 2, la cale est représentée montée sous contrainte entre le pied d'aube et le fond de l'alvéole, en sorte que sa courbure longitudinale entre le centre et les extrémités est inférieure à ce qu'elle est à l'état non contraint, avant montage. Un revêtement de type film polyuréthane ou analogue est disposé sur et/ou sous la cale. Ceci permet de dissiper une partie de l'énergie du choc, en cas d'incident, et par conséquent de limiter les risques de rupture de la cale ou de fissuration du pied d'aube. Comme mentionné précédemment, ce type de cale est bien adapté pour maintenir une aube en matériau composite tissé 3D dans son alvéole, au repos ou en fonctionnement normal. Des trous oblongs 35 sont en outre pratiqués dans les zones centrales d'au moins certains tronçons, pour améliorer encore la souplesse et la déformabilité des différentes parties de la cale. Comme on le voit sur la figure 3, la forme de la cale conjuguée à la forme classique du pied d'aube permet d'optimiser les contacts entre les extrémités et le centre de la cale d'une part ainsi que le contact entre le pied d'aube et les parois de l'alvéole d'autre part. On remarque que le tronçon de cale présente en outre deux amincissements 36 entre les parties latérales en contact avec le pied d'aube et la partie médiane en regard du fond de l'alvéole. De plus, chaque jonction 18 reliant deux tronçons 17a-17c adjacents se situe sensiblement dans le prolongement et la continuité des zones centrales de ces deux tronçons, qu'elle réunit. En outre, ladite jonction a un profil transversal sensiblement identique à celui de la zone centrale d'un tronçon précité. Ainsi, la solution proposée qui consiste à donner une forme adaptée à la cale et de préférence à la réaliser dans un matériau souple identique au matériau de l'aube composite permet de supprimer les risques de fissuration du pied d'aube. La précontrainte au montage permet de bien plaquer le pied d'aube sur ses portées, en prenant appui sur le fond de l'alvéole du disque.
La forme ondée de la cale, dans le sens axial, permet d'optimiser les contacts entre les extrémités et le centre de la cale d'une part et entre l'aube et le disque d'autre part. Comme représenté dans la figure 4, la cale, par sa souplesse, suit le mouvement combiné de torsion/plongée du pied d'aube, lors d'un évènement critique. La cale vient s'intercaler pour limiter le choc entre le pied d'aube et l'alvéole du disque. De plus, la zone en contact entre la cale et le dessous du pied d'aube est de forme courbe, ce qui permet un glissement relatif des deux pièces lors d'un pivotement important.
Les trois tronçons de la cale réagissent séparément au mouvement de l'aube, ce qui permet d'accompagner au mieux le déplacement de chacune des parties du pied de l'aube.

Claims (15)

REVENDICATIONS
1. Rotor de soufflante comprenant un disque muni d'alvéoles à sa périphérie et des aubes respectivement rattachées audit rotor, chaque aube (20) comportant un pied d'aube (21) engagé dans une alvéole (13) correspondante et chaque alvéole renfermant une cale (11) allongée intercalée entre le pied d'aube et le fond de l'alvéole, caractérisé en ce que ladite cale est en matériau élastiquement déformable, en ce qu'au moins un tronçon longitudinal (17a-17c) de cette cale a un profil transversal en forme d'arc pour définir deux zones latérales en contact avec des zones latérales correspondantes du pied d"aube et éloignées du fond de l'alvéole et une zone centrale en regard de la zone centrale correspondante du fond d'alvéole.
2. Rotor selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite 15 zone centrale (29) dudit tronçon est éloignée de la zone centrale correspondante du pied d'aube.
3. Rotor selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite cale est constituée de plusieurs tronçons (17a-17c) précités réunis par des jonctions (18) plus étroites. 20
4. Rotor selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque jonction (18) se situe sensiblement dans le prolongement et la continuité des zones centrales des deux tronçons qu'elle réuni.
5. Rotor selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite jonction (18) a un profil transversal sensiblement identique à celui de la 25 zone centrale d'un tronçon précité.
6. Rotor selon l'une des revendication précédentes, caractérisé en ce que, suivant sa direction longitudinale, ladite cale (11) a un profil ondé (figure 2).
7. Rotor selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite 30 cale présente longitudinalement une région centrale (11a) en contact avec le fond de l'alvéole et deux régions extrêmes (11b) en contact avec le pied d'aube.
8. Rotor selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que ladite cale (11) est montée sous contrainte entre le pied d'aube (21) 35 et le fond (13a) de l'alvéole.
9. Rotor selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite cale est en un matériau composite tissé 3D.
10. Rotor selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les aubes (20) sont en matériau composite tissé 3D.
11. Cale destinée à être insérée dans une alvéole de rotor de soufflante, caractérisée en ce qu'elle est constituée d'un matériau élastiquement déformable et en ce qu'elle comporte au moins un tronçon longitudinal (17a-17c) à profil transversal en forme d'arc.
12. Cale selon la revendication 11, caractérisée en ce qu'elle est constituée de plusieurs tronçons (17a-17c) précités réunis par des jonctions (18) plus étroites.
13. Cale selon la revendication 11 ou 12, caractérisée en ce qu'elle a un profil ondé suivant sa direction longitudinale (figure 2).
14. Cale selon l'une des revendications 11 à 13, caractérisée en ce qu'elle est en matériau composite tissé 3D.
15. Turbomachine caractérisée en ce qu'elle comporte un rotor selon l'une des revendications 1 à 10.
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