FR3047075A1 - Piece de revolution pour banc d'essai de turbine ou pour turbomachine, banc d'essais de turbines comprenant ladite piece, et procede les utilisant - Google Patents
Piece de revolution pour banc d'essai de turbine ou pour turbomachine, banc d'essais de turbines comprenant ladite piece, et procede les utilisant Download PDFInfo
- Publication number
- FR3047075A1 FR3047075A1 FR1650658A FR1650658A FR3047075A1 FR 3047075 A1 FR3047075 A1 FR 3047075A1 FR 1650658 A FR1650658 A FR 1650658A FR 1650658 A FR1650658 A FR 1650658A FR 3047075 A1 FR3047075 A1 FR 3047075A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- revolution
- turbine
- annular
- hub
- piece
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 238000000034 method Methods 0.000 title description 6
- RLQJEEJISHYWON-UHFFFAOYSA-N flonicamid Chemical compound FC(F)(F)C1=CC=NC=C1C(=O)NCC#N RLQJEEJISHYWON-UHFFFAOYSA-N 0.000 title description 5
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 14
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 6
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 3
- 238000010998 test method Methods 0.000 claims description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000011067 equilibration Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
- F01D11/001—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between stator blade and rotor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D21/00—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for
- F01D21/003—Arrangements for testing or measuring
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
- F01D5/025—Fixing blade carrying members on shafts
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
- F04D29/266—Rotors specially for elastic fluids mounting compressor rotors on shafts
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M15/00—Testing of engines
- G01M15/14—Testing gas-turbine engines or jet-propulsion engines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2260/00—Function
- F05D2260/30—Retaining components in desired mutual position
- F05D2260/37—Retaining components in desired mutual position by a press fit connection
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2260/00—Function
- F05D2260/83—Testing, e.g. methods, components or tools therefor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
Abstract
Il est proposé une pièce de révolution (60), destinée à être mise en rotation, comprenant un moyeu (62) destiné à être ajusté serré sur un arbre rotatif (24), et un corps (14) s'étendant radialement vers l'extérieur à partir d'une extrémité axiale du moyeu. Afin d'accroître la vitesse critique jusqu'à laquelle le serrage peut être conservé, le moyeu (62) comporte trois régions annulaires relativement épaisses (68, 66, 70) séparées les unes des autres par deux régions annulaires relativement minces (64a, 64b), de sorte que lorsque la pièce de révolution est soumise à une force centrifuge (F), les deux régions annulaires relativement minces (64a, 64b) forment des zones de déformation privilégiée se comportant comme un double pivot. Une telle pièce peut être utilisée avantageusement en tant que piston d'équilibrage dans un banc d'essais de turbines ou dans une turbomachine.
Description
PIÈCE DE RÉVOLUTION POUR BANC D'ESSAI DE TURBINE OU POUR TURBOMACHINE, BANC D'ESSAIS DE TURBINES COMPRENANT LADITE PIÈCE, ET PROCÉDÉ LES UTILISANT
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne une pièce de révolution pour banc d'essai de turbine ou pour turbomachine destinée à être mise en rotation, en particulier à des vitesses angulaires susceptibles d'induire une déformation significative de la pièce, et comprenant un moyeu destiné à être ajusté serré sur un arbre rotatif, et un corps s'étendant radialement vers l'extérieur à partir du moyeu. L'invention concerne également un banc d'essais pour turbine, comprenant une telle pièce de révolution formant un piston d'équilibrage, c'est-à-dire une pièce destinée à être soumise à la pression d'un fluide pressurisé pour appliquer une charge axiale à une turbine à tester.
Elle concerne enfin un procédé de test d'une turbine, telle qu'une turbine pour turbomachine d'aéronef, au moyen d'un tel banc d'essais.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE D'une manière générale, une pièce de révolution du type décrit ci-dessus, qui subit un mouvement de rotation rapide, a tendance à se déformer d'une manière telle que le corps de la pièce s'écarte radialement vers l'extérieur par rapport à l'axe de la pièce et entraîne avec lui une partie du moyeu, provoquant de ce fait un desserrage non souhaitable de la pièce par rapport à l'arbre rotatif.
Ce problème concerne par exemple les pistons d'équilibrage utilisés dans les bancs d'essais de turbines, ou dans d'autres types de machines tournantes, par exemple dans les turbomachines.
Cette problématique est illustrée par les figures 1 à 3.
La figure 1 illustre un tel piston d'équilibrage au sein d'un banc d'essais de turbines 8. Ce piston d'équilibrage prend la forme d'une pièce de révolution 10 comprenant un moyeu 12, un corps 14 s'étendant radialement vers l'extérieur à partir du moyeu 12, par exemple depuis une extrémité axiale 15 du moyeu, et une tête 16 formée à l'extrémité radialement externe du corps 14 et présentant des lèvres d'étanchéité 18, parfois dénommées « léchettes ».
Le moyeu présente une face radialement interne 19 comportant une rainure annulaire 20 et deux portées cylindriques 22a, 22b séparées l'une de l'autre par la rainure annulaire 20 et ajustées serrées sur un arbre de rotor 24 du banc, typiquement par frettage. Cet arbre de rotor 24 est destiné à être raccordé à un arbre de rotor d'une turbine. Les portées cylindriques comprennent une première portée cylindrique 22a située du même côté axial que le corps 14 par rapport à la rainure annulaire 20, et une seconde portée cylindrique 22b située du côté axial opposé.
Les lèvres d'étanchéité 18 de la tête 16 coopèrent avec une piste cylindrique 26 portée par un élément de stator 28 du banc, de manière à former un joint à labyrinthe. Un tel joint d'étanchéité est destiné en fonctionnement à confiner un gaz pressurisé d'un côté du piston d'équilibrage 10, de sorte que celui-ci puisse convertir la pression du gaz en une charge axiale contre la turbine. D'autres types de joints d'étanchéité rotatifs peuvent être utilisés en variante, tels que des joints à brosse ou des joints à revêtement abradable.
La figure 2 illustre la pièce de révolution 10 en fonctionnement. Du fait de sa rotation à vitesse élevée, la pièce se déforme par effet centrifuge. Plus précisément, le corps 14 de la pièce s'écarte radialement vers l'extérieur et entraîne avec lui la première portée cylindrique 22a, et de proche en proche, l'ensemble du moyeu et donc en particulier la seconde portée cylindrique 22b, induisant ainsi un jeu entre chacune des deux portées cylindriques 22a, 22b et l'arbre de rotor 24. La déformation de la pièce de révolution 10 induit en outre une inclinaison de la tête 16, de nature à compromettre l'étanchéité du joint tournant.
Il en résulte donc un risque de désolidarisation de la pièce de révolution 10 et de l'arbre de rotor 24, illustré par la figure 3 qui est un graphe ayant pour abscisse la vitesse de rotation de l'arbre de rotor 24 en tours par minute, et en ordonnée le jeu vis-à-vis de l'arbre de rotor 24 en millimètres. Ce graphe comporte : une première courbe Cl concernant une première extrémité axiale 30a (figure 2a) de la zone de contact 32 entre la première portée cylindrique 22a et l'arbre de rotor 24, la première extrémité axiale 30a étant située du côté opposé à la seconde portée cylindrique 22b, une deuxième courbe C2 concernant une seconde extrémité axiale 30b (figure 2a) de la zone de contact 32 entre la première portée cylindrique 22a et l'arbre de rotor 24, la seconde extrémité axiale 30b étant située du côté de la seconde portée cylindrique 22b, une troisième courbe C3 concernant une première extrémité axiale 34a (figure 2a) de la zone de contact 36 entre la seconde portée cylindrique 22b et l'arbre de rotor 24, la première extrémité axiale 34a étant située du côté de la première portée cylindrique 22a, une quatrième courbe C4 concernant une seconde extrémité axiale 34b (figure 2a) de la zone de contact 36 entre la seconde portée cylindrique 22b et l'arbre de rotor 24, la seconde extrémité axiale 34b étant située du côté opposé à la première portée cylindrique 22a.
Sur ce graphe, la ligne horizontale L1 ayant pour ordonnée 0.016 mm symbolise le jeu maximal au-delà duquel le serrage (ou frettage) est considéré comme perdu pour la zone concernée.
Ainsi, le point PI, commun aux courbes Cl et C2, correspond à la perte du serrage de la première portée cylindrique 22a lorsque la vitesse de rotation atteint 9200 tours par minute. Le point P2 correspond au début d'une perte de serrage partielle de la seconde portée cylindrique 22b, lorsque la vitesse de rotation atteint 11100 tours par minute, tandis que le point P3 correspond à la perte totale du serrage de la seconde portée cylindrique 22b, lorsque la vitesse de rotation atteint une vitesse critique de 11600 tours par minute.
Une telle vitesse critique se révèle insuffisante pour le test des turbines de certains moteurs d'aéronefs, notamment dans le cas de turbopropulseurs de taille relativement réduite, dont le régime de fonctionnement nominal peut dépasser les 18000 tours par minute, tandis que le régime de survitesse maximal, auquel il est également nécessaire de tester la turbine, dépasse les 30000 tours par minute.
Or, une perte de serrage du piston d'équilibrage en fonctionnement risque d'occasionner un balourd ou des vibrations néfastes, de nature à compromettre les possibilités d'atteindre le régime souhaité.
Il existe donc un besoin pour une pièce de révolution capable de conserver son serrage sur un arbre rotatif à des vitesses plus élevées que dans le cas des pièces de révolution de l'art antérieur.
EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, économique et efficace à ce problème.
Elle propose à cet effet une pièce de révolution, notamment pour banc d'essai de turbines ou pour turbomachine, destinée à être mise en rotation, et comprenant un moyeu destiné à être ajusté serré sur un arbre rotatif, et un corps s'étendant radialement vers l'extérieur à partir d'une extrémité axiale du moyeu.
Selon l'invention, le moyeu comporte cinq régions annulaires se succédant axialement à partir de l'extrémité axiale du moyeu, à savoir, dans l'ordre, une première région annulaire s'étendant dans le prolongement du corps, une deuxième région annulaire, une troisième région annulaire, une quatrième région annulaire, et une cinquième région annulaire, la deuxième région annulaire et la quatrième région annulaire présentant une épaisseur inférieure à une épaisseur des troisième et cinquième régions annulaires, de sorte que lorsque la pièce de révolution est soumise à une force centrifuge, les deuxième et quatrième régions annulaires forment des zones de déformation privilégiée se comportant comme un double pivot.
La conformation du moyeu permet ainsi de favoriser un découplage des déformations respectives de la cinquième région annulaire et du corps de la pièce, induites par la force centrifuge, ce qui permet en particulier de conserver le serrage de la cinquième région annulaire à des vitesses considérablement supérieures aux vitesses critiques des pièces de révolution de l'art antérieur.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, la pièce de révolution comprend en outre une tête formée à une extrémité radialement externe du corps de la pièce de révolution et présentant des premiers moyens d'étanchéité formant une partie d'un joint d'étanchéité rotatif.
La pièce de révolution peut ainsi constituer un piston d'équilibrage ou tout autre type de pièce faisant partie d'un joint d'étanchéité rotatif.
Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, le moyeu présente une face radialement interne comportant une rainure annulaire, et deux portées cylindriques séparées l'une de l'autre par la rainure annulaire et s'étendant respectivement en regard des première et cinquième régions annulaires.
De plus, la rainure annulaire s'étend de préférence en regard des deuxième, troisième et quatrième régions annulaires.
Le moyeu présente avantageusement une face radialement externe comportant deux gorges annulaires qui délimitent respectivement les deuxième et quatrième régions annulaires. L'invention concerne également un banc d'essais pour turbine, comprenant un arbre de rotor destiné à supporter le rotor d'une turbine à tester, ainsi qu'une pièce de révolution du type décrit ci-dessus, ajustée serrée sur ledit arbre de rotor et destinée à être soumise à la pression d'un fluide pressurisé pour appliquer une charge axiale à la turbine à tester.
Dans cette application particulière, la pièce de révolution constitue ainsi un piston d'équilibrage.
De préférence, la pièce de révolution comprend en outre une tête formée à une extrémité radialement externe du corps de la pièce de révolution et présentant des premiers moyens d'étanchéité, et le banc comprend en outre un élément annulaire par rapport auquel la pièce de révolution est déplaçable en rotation, ledit élément annulaire présentant des seconds moyens d'étanchéité coopérant avec lesdits premiers moyens d'étanchéité pour former un joint d'étanchéité rotatif. L'invention concerne enfin un procédé de test d'une turbine, telle qu'une turbine pour turbomachine d'aéronef, comprenant au moins des étapes consistant à monter la turbine dans un banc d'essais du type décrit ci-dessus, en particulier raccorder un rotor de la turbine à l'arbre de rotor du banc d'essais, puis mettre en rotation le rotor de la turbine, et provoquer ainsi une mise en rotation de la pièce de révolution, tout en appliquant un gaz pressurisé sur un côté du corps de la pièce de révolution opposé à la turbine de sorte que la pièce de révolution applique une charge axiale à la turbine. Selon ce procédé, le corps de la pièce de révolution s'écarte radialement vers l'extérieur sous l'effet d'une force centrifuge induite par la rotation de la pièce de révolution, tandis que les deuxième et quatrième régions annulaires du moyeu de la pièce de révolution se déforment comme un double pivot.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS L'invention sera mieux comprise, et d'autres détails, avantages et caractéristiques de celle-ci apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1, déjà décrite, est une demi-vue schématique partielle en coupe axiale et en perspective d'un banc d'essai de turbine comprenant un piston d'équilibrage constitué d'une pièce de révolution d'un type connu comprenant un moyeu ajusté serré sur un arbre de rotor ; - la figure 2, déjà décrite, est une demi-vue schématique en coupe axiale de la pièce de révolution du banc de la figure 1, déformée par effet centrifuge ; - la figure 2a, déjà décrite, est une vue à plus grande échelle d'une partie de la figure 2, illustrant le moyeu de la pièce de révolution ; - la figure 3, déjà décrite, est un graphe illustrant l'évolution du jeu entre le moyeu de la pièce de révolution et l'arbre de rotor du banc de la figure 1, en fonction de la vitesse de rotation de l'arbre de rotor ; la figure 4 est une demi-vue schématique partielle en coupe axiale et en perspective d'un banc d'essai comprenant un piston d'équilibrage constitué d'une pièce de révolution selon un mode de réalisation préféré de l'invention, comprenant un moyeu ajusté serré sur un arbre de rotor ; la figure 5 est une vue à plus grande échelle d'une partie de la figure 4, illustrant la pièce de révolution et l'arbre de rotor du banc d'essais de la figure 4 ; - la figure 6 est un schéma de principe illustrant le comportement mécanique de la pièce de révolution de la figure 5 ; - la figure 7 est une demi-vue schématique en coupe axiale de la pièce de révolution de la figure 5, déformée par effet centrifuge ; - la figure 7a est une vue à plus grande échelle d'une partie de la figure 7, illustrant le moyeu de la pièce de révolution de la figure 5 ; - la figure 7b est une vue à plus grande échelle d'une autre partie de la figure 7, illustrant une tête de la pièce de révolution de la figure 5 ; - la figure 8 est un graphe illustrant l'évolution du jeu entre le moyeu de la pièce de révolution et l'arbre de rotor du banc de la figure 4, en fonction de la vitesse de rotation de l'arbre de rotor ; - la figure 9 est un graphe illustrant la déformation de la tête de la pièce de révolution du banc de la figure 4, en fonction de la vitesse de rotation de l'arbre de rotor.
Dans l'ensemble de ces figures, des références identiques peuvent désigner des éléments identiques ou analogues.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS
La figure 4 illustre une partie d'un banc d'essai 40 selon un mode de réalisation préféré de l'invention, cette partie étant parfois dénommée « machine d'essai » et comprenant essentiellement une turbine 42 à tester, une volute d'entrée d'air 44, une volute de sortie d'air 46, une ligne d'arbres 47 et un dispositif de support 48 associé comprenant notamment un ensemble de paliers pour supporter le rotor et le stator de la turbine 42, ainsi que des moyens de mesure 50. La ligne d'arbre comporte en particulier un arbre de rotor 24 (figure 5). Sur la figure 4, les flèches 52 illustrent le trajet de l'air au sein de la machine d'essai en fonctionnement.
Le dispositif de support 48 comporte en particulier un piston d'équilibrage formé d'une pièce de révolution 60 (figure 5) selon un mode de réalisation préféré de l'invention. La pièce de révolution 60 est globalement semblable à la pièce de révolution 10 de type connu des figures 1 et 2, mais elle s'en distingue principalement du fait que le moyeu 62 comporte cinq régions annulaires se succédant axialement à partir de l'extrémité axiale 15 du moyeu 62, à savoir, dans l'ordre (de la gauche vers la droite sur la figure 5) : une première région annulaire 68 s'étendant dans le prolongement du corps 14, une deuxième région annulaire 64a, une troisième région annulaire 66, une quatrième région annulaire 64b, et une cinquième région annulaire 70, telles que la deuxième région annulaire 64a et la quatrième région annulaire 64b présentent des épaisseurs respectives W2 inférieures à une épaisseur W3 de la troisième région annulaire 66 et une épaisseur W5 de la cinquième région annulaire 70. D'une manière générale, le moyeu 62 est ajusté serré sur l'arbre de rotor 24, de préférence par frettage. A cet effet, le moyeu présente, d'une manière connue en soi, une face radialement interne 19 comportant une rainure annulaire 20 et deux portées cylindriques 22a, 22b séparées l'une de l'autre par la rainure annulaire 20 et ajustées serrées sur l'arbre de rotor 24. Une première 22a des portées cylindriques s'étend axialement au niveau de la première région annulaire 68, tandis que la seconde portée cylindrique 22b s'étend axialement au niveau de la cinquième région annulaire 70.
Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, la rainure annulaire 20 s'étend en regard de la troisième région annulaire et en regard des deuxième et quatrième régions annulaires 64a, 64b. L'épaisseur W3 de la troisième région annulaire 66 est ainsi supérieure à l'épaisseur W2 des deuxième et quatrième régions annulaires 64a, 64b tout en étant inférieure à l'épaisseur W5 de la cinquième région annulaire 70.
Par ailleurs, dans l'exemple illustré, la cinquième région annulaire 70 forme une extrémité libre du moyeu 62 située du côté opposé au corps 14.
De plus, le moyeu 62 présente une face radialement externe 72 comportant deux gorges annulaires 74a, 74b qui délimitent respectivement les deuxième et quatrième régions annulaires 64a, 64b. Les gorges annulaires 74a, 74b présentent de préférence une section en portion de cercle, mais peuvent en variante, présenter d'autres types de section, par exemple une section en V. D'une manière générale, les deuxième et quatrième régions annulaires 64a, 64b forment des zones de déformation privilégiée lorsque la pièce de révolution 60 est soumise à une force centrifuge. En particulier, comme l'illustre le schéma de la figure 6, le comportement des deuxième et quatrième régions annulaires 64a, 64b peut être assimilé à celui d'un double pivot, lorsque l'on considère une demi-vue en section axiale de la pièce de révolution 60.
La conformation du moyeu 62 permet ainsi de favoriser l'indépendance du comportement mécanique de la seconde portée cylindrique 22b par rapport à la première portée cylindrique 22a, vis-vis des déformations de la pièce de révolution 60 lorsque cette dernière est soumise à une force centrifuge. Autrement dit, les déformations de la cinquième région annulaire 70 se trouvent ainsi au moins partiellement décorrélées des déformations du corps 14 et de la première région annulaire 68.
La conformation du moyeu 62 permet ainsi de conserver un niveau de serrage acceptable, à des vitesses de rotation supérieures aux vitesses autorisées par les pièces de révolution de l'art antérieur.
La figure 7 illustre la pièce de révolution 60 en rotation à une vitesse de 20000 tours par minute, et montre que la seconde portée cylindrique 22b (et donc la cinquième région annulaire 70) est toujours serrée sur l'arbre de rotor 24 à cette vitesse (voir aussi la figure 7a), malgré les déformations du corps 14 induites par la force centrifuge F.
Plus précisément, la figure 8 est un graphe ayant pour abscisse la vitesse de rotation de l'arbre de rotor 24 en tours par minute, et en ordonnée le jeu vis-à-vis de l'arbre de rotor 24 en millimètres. Ce graphe comporte : une cinquième courbe C5 concernant une première extrémité axiale 34a (figure 7a) de la zone de contact 36 entre la seconde portée cylindrique 22b et l'arbre de rotor 24, la première extrémité axiale 34a étant située du côté de la première portée cylindrique 22a, une sixième courbe C6 concernant une seconde extrémité axiale 34b (figure 7a) de la zone de contact 36 entre la seconde portée cylindrique 22b et l'arbre de rotor 24, la seconde extrémité axiale 34b étant située du côté opposé à la première portée cylindrique 22a.
Sur ce graphe, la ligne horizontale L2 ayant pour ordonnée 0.016 mm symbolise le jeu maximal au-delà duquel le serrage (ou frettage) est considéré comme perdu pour la zone concernée.
Ainsi, le point P4 correspond à la perte du serrage de la seconde extrémité axiale 34b, et donc de la pièce de révolution 60.
Comme cela apparaît également sur la figure 7, la tête 16 de la pièce de révolution 60 conserve sensiblement la même orientation en rotation à 20000 tours par minute que lorsque la pièce de révolution 60 est à l'arrêt (voir également la figure 7b). La déformation de la pièce de révolution 60 induit en effet un déplacement de la tête 16 qui, vu en section axiale, s'apparente sensiblement à une translation.
Cet avantage se déduit également de la figure 9 qui est un graphe ayant pour abscisse la vitesse de rotation de l'arbre de rotor 24 en tours par minute, et en ordonnée le déplacement des lèvres d'étanchéité 18 de la tête 16. Ce graphe comporte : une septième courbe C7 concernant une première lèvre d'étanchéité extrêmale 18a (figure 7b) située du côté axial opposé au moyeu 62, une huitième courbe C8 concernant une deuxième lèvre d'étanchéité extrêmale 18b (figure 7b) située du même côté axial que le moyeu 62.
Ce graphe montre que les déplacements respectifs de ces deux lèvres d'étanchéité extrêmales 18a, 18b restent très proches dans tout le domaine de fonctionnement du banc d'essais, en particulier autour de 20000 tours par minute. L'invention concerne également un procédé de test d'une turbine 42, telle qu'une turbine pour turbomachine d'aéronef, comprenant au moins des étapes consistant à monter la turbine 42 dans un banc d'essais 40 du type décrit ci-dessus, en particulier raccorder un rotor de la turbine à l'arbre de rotor 24 du banc d'essais, puis à mettre en rotation le rotor de la turbine, et provoquer ainsi une mise en rotation du piston d'équilibrage formé par la pièce de révolution 60, tout en appliquant un gaz pressurisé 80 (figure 5) sur un côté 82 du corps 14 du piston d'équilibrage opposé à la turbine 42 de sorte que le piston d'équilibrage applique une charge axiale à la turbine.
Dans ce procédé, le corps 14 du piston d'équilibrage 60 s'écarte radialement vers l'extérieur sous l'effet de la force centrifuge F (figure 7) induite par la rotation du piston d'équilibrage, tandis que les deuxième et quatrième régions annulaires 64a, 64b du moyeu 62 se déforment comme un double pivot, permettant de limiter la déformation de la cinquième région annulaire 70 au regard de la déformation du corps 14, comme expliqué ci-dessus.
Claims (8)
- REVENDICATIONS1. Pièce de révolution (60) pour banc d'essai de turbines ou pour turbomachine, destinée à être mise en rotation, et comprenant un moyeu (62) destiné à être ajusté serré sur un arbre rotatif (24), et un corps (14) s'étendant radialement vers l'extérieur à partir d'une extrémité axiale (15) du moyeu, caractérisée en ce que le moyeu (62) comporte cinq régions annulaires se succédant axialement à partir de l'extrémité axiale (15) du moyeu, à savoir, dans l'ordre, une première région annulaire (68) s'étendant dans le prolongement du corps (14), une deuxième région annulaire (64a), une troisième région annulaire (66), une quatrième région annulaire (64b), et une cinquième région annulaire (70), la deuxième région annulaire (64a) et la quatrième région annulaire (64b) présentant une épaisseur (W2) inférieure à une épaisseur (W3, W5) des troisième et cinquième régions annulaires (66, 70), de sorte que lorsque la pièce de révolution est soumise à une force centrifuge (F), la deuxième région annulaire (64a) et la quatrième région annulaire (64b) forment des zones de déformation privilégiée se comportant comme un double pivot.
- 2. Pièce de révolution selon la revendication 1, comprenant en outre une tête (16) formée à une extrémité radialement externe du corps (14) de la pièce de révolution et présentant des premiers moyens d'étanchéité (18) formant une partie d'un joint d'étanchéité rotatif.
- 3. Pièce de révolution selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle le moyeu (62) présente une face radialement interne (19) comportant une rainure annulaire (20), et deux portées cylindriques (22a, 22b) séparées l'une de l'autre par la rainure annulaire (20) et s'étendant respectivement en regard des première et cinquième régions annulaires (68, 70).
- 4. Pièce de révolution selon la revendication 3, dans laquelle la rainure annulaire (20) s'étend en regard des deuxième, troisième et quatrième régions annulaires (64a, 66, 64b).
- 5. Pièce de révolution selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle le moyeu (62) présente une face radialement externe (72) comportant deux gorges annulaires (74a, 74b) qui délimitent respectivement les deuxième et quatrième régions annulaires (64a, 64b).
- 6. Banc d'essais (40) pour turbine, comprenant un arbre de rotor (24) destiné à supporter le rotor d'une turbine (42) à tester, ainsi qu'une pièce de révolution (60) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 ajustée serrée sur ledit arbre de rotor et destinée à être soumise à la pression d'un fluide (80) pressurisé pour appliquer une charge axiale à la turbine à tester.
- 7. Banc d'essais selon la revendication 6, dans laquelle la pièce de révolution (60) est une pièce de révolution selon la revendication 2, le banc d'essais (40) comprenant en outre un élément annulaire (28) par rapport auquel la pièce de révolution (60) est déplaçable en rotation, ledit élément annulaire (28) présentant des seconds moyens d'étanchéité (26) coopérant avec lesdits premiers moyens d'étanchéité (18) pour former un joint d'étanchéité rotatif.
- 8. Procédé de test d'une turbine (42), telle qu'une turbine pour turbomachine d'aéronef, comprenant au moins des étapes consistant à : - monter la turbine (42) dans un banc d'essais (40) selon la revendication 6 ou 7, en particulier raccorder un rotor de la turbine à l'arbre de rotor (24) du banc d'essais, puis - mettre en rotation le rotor de la turbine, et provoquer une mise en rotation de la pièce de révolution (60), tout en appliquant un gaz pressurisé (80) sur un côté (82) du corps (14) de la pièce de révolution (60) opposé à la turbine (42) de sorte que la pièce de révolution (60) applique une charge axiale à la turbine, dans lequel le corps (14) de la pièce de révolution (60) s'écarte radialement vers l'extérieur sous l'effet d'une force centrifuge (F) induite par la rotation de la pièce de révolution (60), tandis que les deuxième et quatrième régions annulaires (64a, 64b) du moyeu (62) de la pièce de révolution (60) se déforment comme un double pivot.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1650658A FR3047075B1 (fr) | 2016-01-27 | 2016-01-27 | Piece de revolution pour banc d'essai de turbine ou pour turbomachine, banc d'essais de turbines comprenant ladite piece, et procede les utilisant |
| PCT/FR2017/050149 WO2017129892A1 (fr) | 2016-01-27 | 2017-01-24 | Pièce de révolution pour banc d'essai de turbine ou pour turbomachine, banc d'essais de turbines comprenant ladite pièce, et procédé les utilisant |
| CN201780008007.XA CN108603806B (zh) | 2016-01-27 | 2017-01-24 | 用于涡轮测试台或用于涡轮机的旋转部件、包括所述部件的涡轮测试台以及使用所述测试台的方法 |
| US16/072,929 US10822978B2 (en) | 2016-01-27 | 2017-01-24 | Revolving part for a turbine test bench for a turbomachine, turbine test bench comprising said part, and method for the use of these |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1650658 | 2016-01-27 | ||
| FR1650658A FR3047075B1 (fr) | 2016-01-27 | 2016-01-27 | Piece de revolution pour banc d'essai de turbine ou pour turbomachine, banc d'essais de turbines comprenant ladite piece, et procede les utilisant |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3047075A1 true FR3047075A1 (fr) | 2017-07-28 |
| FR3047075B1 FR3047075B1 (fr) | 2018-02-23 |
Family
ID=55486954
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR1650658A Active FR3047075B1 (fr) | 2016-01-27 | 2016-01-27 | Piece de revolution pour banc d'essai de turbine ou pour turbomachine, banc d'essais de turbines comprenant ladite piece, et procede les utilisant |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10822978B2 (fr) |
| CN (1) | CN108603806B (fr) |
| FR (1) | FR3047075B1 (fr) |
| WO (1) | WO2017129892A1 (fr) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3047075B1 (fr) * | 2016-01-27 | 2018-02-23 | Safran Aircraft Engines | Piece de revolution pour banc d'essai de turbine ou pour turbomachine, banc d'essais de turbines comprenant ladite piece, et procede les utilisant |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3884595A (en) * | 1974-05-15 | 1975-05-20 | Dresser Ind | Impeller and shaft assembly |
| EP1270950A2 (fr) * | 2001-06-27 | 2003-01-02 | Nuovo Pignone Holding S.P.A. | Piston d'équilibrage d'un compresseur centrifugal |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2441432A (en) * | 1945-12-14 | 1948-05-11 | Gen Electric | High-speed rotor |
| EP1577493A1 (fr) * | 2004-03-17 | 2005-09-21 | Siemens Aktiengesellschaft | Turbomachine et rotor pour une turbomachine |
| US7147436B2 (en) * | 2004-04-15 | 2006-12-12 | United Technologies Corporation | Turbine engine rotor retainer |
| US7287956B2 (en) * | 2004-12-22 | 2007-10-30 | General Electric Company | Removable abradable seal carriers for sealing between rotary and stationary turbine components |
| DE102009031737A1 (de) * | 2009-07-04 | 2011-07-21 | MAN Diesel & Turbo SE, 86153 | Laufrad für eine Turbomaschine |
| FR2963390B1 (fr) * | 2010-07-30 | 2012-08-31 | Snecma | Turboreacteur lateral perfectionne pour limiter ses deformations |
| JP5449117B2 (ja) * | 2010-12-08 | 2014-03-19 | 三菱重工業株式会社 | 回転機械 |
| US20120321437A1 (en) * | 2011-06-17 | 2012-12-20 | General Electric Company | Turbine seal system |
| JP5967966B2 (ja) * | 2012-02-13 | 2016-08-10 | 三菱重工コンプレッサ株式会社 | インペラ及びこれを備えた回転機械 |
| CN103061830B (zh) * | 2013-01-17 | 2015-09-30 | 中国科学院工程热物理研究所 | 一种涡轮减振方法及减振结构 |
| FR3047075B1 (fr) * | 2016-01-27 | 2018-02-23 | Safran Aircraft Engines | Piece de revolution pour banc d'essai de turbine ou pour turbomachine, banc d'essais de turbines comprenant ladite piece, et procede les utilisant |
-
2016
- 2016-01-27 FR FR1650658A patent/FR3047075B1/fr active Active
-
2017
- 2017-01-24 CN CN201780008007.XA patent/CN108603806B/zh active Active
- 2017-01-24 US US16/072,929 patent/US10822978B2/en active Active
- 2017-01-24 WO PCT/FR2017/050149 patent/WO2017129892A1/fr active Application Filing
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3884595A (en) * | 1974-05-15 | 1975-05-20 | Dresser Ind | Impeller and shaft assembly |
| EP1270950A2 (fr) * | 2001-06-27 | 2003-01-02 | Nuovo Pignone Holding S.P.A. | Piston d'équilibrage d'un compresseur centrifugal |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3047075B1 (fr) | 2018-02-23 |
| CN108603806A (zh) | 2018-09-28 |
| CN108603806B (zh) | 2020-06-16 |
| WO2017129892A1 (fr) | 2017-08-03 |
| US20190032502A1 (en) | 2019-01-31 |
| US10822978B2 (en) | 2020-11-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0335779B1 (fr) | Palier inter-arbres de turbomachine multi-corps muni d'un dispositif de pilotage de jeu | |
| EP1605139B1 (fr) | Turbomachine avec moyens de retenue axiale du rotor | |
| EP2096270B1 (fr) | Jonc annulaire fendu pour piece tournante de turbomachine | |
| EP2315642B1 (fr) | Procede de reparation ou de reprise d'un disque de turbomachine | |
| CA2742045C (fr) | Bride annulaire de fixation d'un element de rotor ou de stator dans une turbomachine | |
| CA2518355A1 (fr) | Retenue des clavettes de centrage des anneaux sous aubes de stator a calage variable d'un moteur a turbine a gaz | |
| EP3256698B1 (fr) | Ecrou pour le blocage axial d'une bague de palier dans une turbomachine | |
| FR2932221A1 (fr) | Tourillon support de palier et ensemble d'un tel tourillon et d'un fourreau d'etancheite | |
| EP4034776B1 (fr) | Ensemble de soufflante de turbomachine comprenant un roulement à rouleaux et un roulement à double rangée de billes à contact oblique | |
| WO2015092255A1 (fr) | Système hydraulique a carter draine | |
| FR2971022A1 (fr) | Etage redresseur de compresseur pour une turbomachine | |
| WO2017129892A1 (fr) | Pièce de révolution pour banc d'essai de turbine ou pour turbomachine, banc d'essais de turbines comprenant ladite pièce, et procédé les utilisant | |
| FR2888877A1 (fr) | Dispositif d'amortissement des vibrations d'un rotor | |
| FR2949138A1 (fr) | Turbomachine comportant des moyens d'anti-rotation d'un ecrou de palier | |
| FR3010443A1 (fr) | Ensemble formant joint d'etancheite pour une turbomachine comportant un joint a brosse et au moins une lechette | |
| FR3078740A1 (fr) | Joint d'etancheite dynamique a lechette comprenant une partie active en saillie circonferentiellement limitee | |
| EP3850233B1 (fr) | Système de retenue axiale d'une bague de roulement | |
| EP2060747B1 (fr) | Fixation d'un palier supportant un rotor sur une turbomachine | |
| EP3935273B1 (fr) | Turbine à gaz contrarotative pour aéronef à double rotor | |
| EP4374048A1 (fr) | Manchon rapporté sur un arbre basse pression dans une turbomachine | |
| EP4222354A1 (fr) | Support statorique pour un arbre de soufflante entraine par une boite de reduction de vitesse dans une turbomachine | |
| FR2929358A1 (fr) | Palier de guidage d'arbre dans une turbomachine | |
| FR3114866A1 (fr) | Système d’injection de carburant dans une chambre de combustion centrifuge | |
| EP4077958A1 (fr) | Roulement a trois points de contact avec drain ameliore | |
| FR3122713A1 (fr) | Palier à roulement comprenant un amortisseur à compression de film d’huile pourvu d’évidements de perturbation fluidique |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20170728 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |
|
| CD | Change of name or company name |
Owner name: SAFRAN AIRCRAFT ENGINES, FR Effective date: 20180809 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 5 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 6 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 7 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 8 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 9 |