FR3052822A1 - Aube de turbomachine equipee d'un joint en elastomere - Google Patents

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Abstract

Aube (10) de turbomachine comprenant un corps (11) et un joint (12) en élastomère fixé audit corps (11).

Description

DOMAINE DE L'INVENTION
[0001] L'invention concerne une aube de turbomachine, une roue à aubes équipée d'une telle aube, et une turbomachine équipée d'une telle roue à aubes. En particulier, la roue à aubes peut être une soufflante de turboréacteur, mais pas uniquement.
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE
[0002] Les structures pour délimiter de manière étanche la veine des gaz (i.e. le passage pour les gaz) en pied d'aube au sein d'une roue à aubes comprennent généralement une plateforme inter-aubes équipée d'un joint coopérant avec l'aube. Une telle structure est décrite dans le document FR 2 987 086.
[0003] Toutefois, il peut arriver que le joint n'assure plus correctement sa fonction d'étanchéité, par exemple en cas de retournement du joint. Il existe donc un besoin en ce sens.
PRESENTATION DE L'INVENTION
[0004] Un mode de réalisation concerne une aube de turbomachine comprenant un corps et un joint en élastomère fixé audit corps.
[0005] On comprend que le corps de l'aube est toute la partie de l'aube autre que le joint. En particulier, le corps comprend un pied d'aube et un profil aérodynamique.
[0006] En prévoyant un joint sur l'aube plutôt que sur une plateforme adjacente, le joint est moins susceptible de se retourner de sorte à perdre sa fonction d'étanchéité. En effet, dans la roue à aubes équipée de la dite aube, le joint coopère avec une partie s'étendant circonférentiellement (plutôt qu'une partie s'étendant radialement dans l'état de la technique), ce qui évite plus facilement des déformations inacceptables du joint.
[0007] Par ailleurs, en prévoyant un joint sur l'aube plutôt que sur la plateforme, le joint peut s'étendre continûment sur toute la périphérie de l'aube, grâce à quoi l'étanchéité est améliorée.
[0008] Dans certains modes de réalisation, le joint est configuré pour coopérer avec une plateforme inter-aubes.
[0009] On s'assure ainsi que la partie de la roue à aubes avec laquelle le joint doit coopérer s'étend bien selon la direction circonférentielle, grâce à quoi une meilleure étanchéité est assurée. Par exemple, le joint est configuré pour coopérer avec une surface d'un plateau d'une plateforme.
[0010] Dans certains modes de réalisation, l'aube s'étend selon une direction de hauteur et présente, selon la direction de hauteur, un pied et un profil aérodynamique, le joint étant disposé sur le pied en s'étendant selon une direction sensiblement perpendiculaire à la direction de hauteur.
[0011] On comprend que la direction de hauteur de l'aube correspond à une direction radiale au sein d'une roue à aubes équipée de ladite aube. Par ailleurs, par « direction sensiblement perpendiculaire à la direction de hauteur » on entend « direction formant un angle compris entre 45° et 90° avec la direction de hauteur ». On comprend également que le joint est un joint linéaire.
[0012] En disposant le joint sur le pied de l'aube, on s'assure qu'il ne perturbe pas le bon fonctionnement du profil aérodynamique (i.e. il ne perturbe pas l'écoulement des gaz, en fonctionnement, le long du profil aérodynamique).
[0013] Dans certains modes de réalisation, le joint s'étend sur tout le périmètre de l'aube.
[0014] Ceci permet d'assurer l'étanchéité sur tout le périmètre de l'aube par le joint. L'étanchéité est donc améliorée.
[0015] Dans certains modes de réalisation, le joint présente une base linéaire et une lèvre linéaire s'étendant depuis la base linéaire, la base étant fixée sur l'aube tandis que l'extrémité distale de la lèvre présente une masselotte.
[0016] En d'autres termes le joint est un joint linéaire. On comprend que la lèvre est reliée à la base du joint tandis que l'extrémité distale de la lèvre est configurée pour coopérer avec une surface d'une roue à aubes, par exemple un plateau d'une plateforme, pour assurer l'étanchéité entre l'aube et ladite surface. En fonctionnement, la masselotte permet d'assurer le plaquage de l'extrémité distale de la lèvre contre ladite surface par effet inertiel. Par exemple, la masselotte est formée par une surépaisseur du joint à l'extrémité distale de la lèvre, par exemple par une nervure linéaire. Selon un autre exemple, une partie métallique linéaire est noyée dans l'extrémité distale de la lèvre.
[0017] Dans certains modes de réalisation, le joint est collé au corps.
[0018] On comprend que le joint peut être collé grâce à un adhésif, par vulcanisation contre une surface de l'aube, par cocuisson avec l'aube lorsque cette dernière est en matériau composite, par exemple lors de la polymérisation d'un matrice composite de l'aube, ou par tout autre moyen connu par l'homme du métier.
[0019] Un tel mode de fixation permet d'assurer une parfaite étanchéité entre le joint et le corps de l'aube, grâce à quoi l'efficacité du joint est encore améliorée.
[0020] Dans certains modes de réalisation, le corps est en matériau composite.
[0021] La fixation du joint par collage est particulièrement résistante sur un corps d'aube en matériau composite.
[0022] Selon une première variante, l'aube s'étend selon une direction de hauteur et présente, selon la direction de hauteur, un pied et un profil aérodynamique, dans laquelle, considérée selon la direction de hauteur, la lèvre s'étend vers l'extrémité libre du pied.
[0023] On comprend donc que la lèvre forme un angle compris entre 0° et 90° avec un plan perpendiculaire à la direction de hauteur en s'étendant du côté du pied par rapport à ce plan. Par ailleurs, une telle géométrie procure au joint une grande robustesse vis-à-vis des risques de retournement.
[0024] Selon une deuxième variante, l'aube s'étend selon une direction de hauteur et présente, selon la direction de hauteur, un pied et un profil aérodynamique, dans laquelle, considérée selon la direction de hauteur, la lèvre s'étend vers l'extrémité libre du profil aérodynamique.
[0025] On comprend donc que la lèvre forme un angle compris entre 0° et 90° avec un plan perpendiculaire à la direction de hauteur en s'étendant du côté du profil aérodynamique par rapport à ce plan. Une telle structure présente l'avantage de pouvoir être totalement escamotée sous la plateforme et ne pas dépasser dans le passage des gaz.
[0026] Un mode de réalisation concerne également une roue à aubes comprenant au moins une aube selon l'un quelconque des modes de réalisation décrits dans le présent exposé.
[0027] Par exemple la roue à aubes comprend un disque à la périphérie duquel sont montées une pluralité d'aubes, ces aubes pouvant être identiques ou pas, et une pluralité de plateformes interaubes, ces plateformes pouvant être identiques ou pas.
[0028] On comprend que la roue à aubes s'étend selon une direction axiale, une direction radiale et une direction circonférentielle. De manière générale, la direction axiale correspond à la direction de Taxe de rotation de la roue à aubes, et une direction radiale est une direction perpendiculaire à la direction axiale. La direction circonférentielle correspond à la direction décrivant un anneau autour de la direction axiale. Les trois directions axiale, radiale et circonférentielle correspondent respectivement aux directions définies par la côte, le rayon et l'angle dans un système de coordonnées cylindrique. Bien entendu, la direction de hauteur de chacune des aubes correspond à une direction radiale de la roue à aubes.
[0029] Dans certains modes de réalisation, la roue à aubes comprend une plateforme inter-aubes adjacente à ladite aube, dans laquelle, la plateforme présente un plateau s'étendant circonférentiellement, tandis que, considérée selon une direction radiale, le joint s'étend au-dessous dudit plateau.
[0030] Par « au-dessous » on entend que le joint est radialement plus proche de l'axe de la roue à aubes que le plateau. Ainsi, de manière générale dans le présent exposé, et sauf indication contraire, par les termes « au-dessus »/« au-dessous » on entend radialement plus éloigné/proche de l'axe de la roue à aubes. De même, sauf précision contraire, les adjectifs « intérieur » et « extérieur » sont utilisés en référence à une direction radiale de sorte que la partie intérieure (i.e. radialement intérieure) d'un élément est plus proche de l'axe de la roue à aubes que la partie extérieure (i.e. radialement extérieure) du même élément.
[0031] Une telle configuration permet de s'assurer que le joint est bien plaqué et coopère parfaitement avec le dessous du plateau, qui forme une surface s'étendant circonférentiellement au sein de la roue aubes, et ne perturbe pas l'écoulement des gaz dans le passage délimité par les aubes et les plateformes.
[0032] Dans certains modes de réalisation, la plateforme inter-aubes comprend un deuxième joint linéaire fixé sur le plateau, ledit deuxième joint étant configuré pour coopérer avec ladite aube, dans laquelle, considérée selon la direction radiale, le deuxième joint s'étend entre le joint de l'aube et le plateau.
[0033] En d'autres termes, le deuxième joint est au-dessous du plateau tandis que le joint de l'aube est au-dessous du deuxième joint. On comprend que le joint de l'aube forme un premier joint tandis que le joint de la plateforme forme un deuxième joint. Ces deux joints forment une double barrière pour bloquer les fuites de gaz et assurer une parfaite étanchéité.
[0034] Un mode de réalisation concerne également une turbomachine comprenant une roue à aubes selon l'un quelconque des modes de réalisation décrits dans le présent exposé.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
[0035] L'invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description détaillée faite ci-après de différents modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs. Cette description fait référence aux pages de figures annexées, sur lesquelles : - la figure 1 représente un turboréacteur présentant une soufflante, - la figure 2 représente une aube selon un premier mode de réalisation, - la figure 3 représente une vue partielle en coupe de la soufflante du turboréacteur de la figure 1 équipée d'une aube selon le premier mode de réalisation, - la figure 4 représente une aube selon un deuxième mode de réalisation, équipant la soufflante du turboréacteur de la figure 1, - la figure 5 représente une vue partielle en coupe de la soufflante du turboréacteur de la figure 1 équipée d'une aube selon le deuxième mode de réalisation, - la figure 6 représente une variante de la soufflante de la figure 5.
DESCRIPTION DETAILLEE D’EXEMPLES DE REALISATION
[0036] La figure 1 représente une turbomachine 100, dans cet exemple un turboréacteur 100, comprenant roue à aubes 80, dans cet exemple une soufflante 80, équipée d'aubes 10 telles que celle représentée sur la figure 2 ou 4. Dans cet exemple, toutes les aubes 10 et toutes les plateformes 20 de la soufflante 80 sont identiques.
[0037] En référence à la figure 2, l'aube 10 s'étend selon une direction de hauteur H, et présente, selon la direction de hauteur un pied 10A surmonté d'un profil aérodynamique 10B, le pied 10A et le profil 10B formant le corps 11 de l'aube 10. Dans cet exemple, le corps 11 est en matériau composite. Selon la direction de hauteur H, le pied 10A présente une extrémité libre 10AA tandis que le profil aérodynamique 10B présente une extrémité libre 10BA. Un joint 12 en élastomère est fixé sur le corps 11, dans cet exemple sur le pied 10A. Le joint 12 est linéaire et s'étend perpendiculairement à la direction de hauteur H. Le joint 12 s'étend sur toute la périphérie du pied 10A, la périphérie étant bien entendue considérée perpendiculairement à la direction de hauteur H.
[0038] Le joint 12 présente une base linéaire 12A et une lèvre linéaire 12B reliée à la base 12A. Le joint 12 est fixé au corps via la base 12A, cette dernière étant collée au corps 11. Une nervure linéaire 12C est formée sur l'extrémité distale 12BB de la lèvre 12B, formant ainsi une masselotte. Dans cet exemple, la nervure 12C est en forme de bourrelet cylindrique centré sur l'extrémité distale de la lèvre 12B. La lèvre 12B s'étend selon la direction de hauteur H vers l'extrémité libre 10AA du pied 10A (i.e. radialement vers l'intérieur de la roue 80, voir figure 3). Dans cet exemple, la lèvre 12B s'étend du côté du pied 10A par rapport à la base 12A.
[0039] Comme cela est représenté sur la figure 3, lorsque l'aube 10 est montée au sein d'une roue à aubes 80, la direction de hauteur H de chaque aube 10 coïncide avec une direction radiale R de la roue 80. La roue à aubes 80 s'étend selon une direction axiale X, radiale R et circonférentielle C.
[0040] Le joint 12 coopère avec les deux plateformes interaubes 20 adjacentes à l'aube 10. Plus particulièrement, chaque plateforme 20 présente un plateau 20B s'étendant circonférentiellement, la plateforme 20 étant montée sur la roue 80 par des moyens connus par ailleurs non représentés, le joint 12 coopérant avec la surface circonférentielle intérieure 20BA du plateau 20B. Ainsi, le joint 12 est disposé, selon la direction radiale R, en-dessous du plateau 20B. En fonctionnement (i.e. lorsque la roue 80 tourne), la nervure 12C est plaquée contre la surface 20BA du plateau 20B grâce aux forces centrifuges, grâce à quoi une parfaite étanchéité entre l'aube 10 et la plateforme 20 est assurée en pied d'aube, en toute circonstance.
[0041] De manière générale, on comprend que le joint 12 est configuré pour rester en contact avec la plateforme 20, et plus particulièrement avec la surface 20BA, dans toutes les conditions, y compris au repos lorsque la roue 80 ne tourne pas.
[0042] Les figures 2 et 3 correspondent à la première variante décrite ci-avant. Les figures 4, 5 et 6 représentent un deuxième mode de réalisation de l'aube, correspondant à la deuxième variante décrite ci-avant. L'aube selon le deuxième mode de réalisation est identique à l'aube selon le premier mode de réalisation, à l'exception du joint en élastomère. Ainsi, seuls les signes de référence du joint sont modifiés, les autres signes de référence restant inchangés.
[0043] Dans les figures 4 et 5, la lèvre 12'B du joint 12' s'étend selon la direction de hauteur H vers l'extrémité libre 10BA du profil aérodynamique 10B (i.e. radialement vers l'extérieur de la roue 80). Dans cet exemple, la lèvre 12'B s'étend du côté du profil aérodynamique 10B par rapport à la base 12Ά. Bien entendu, lorsque le joint 12' coopère avec une plateforme 20, la lèvre 12'B est pliée et déformée élastiquement, de sorte que la lèvre 12'B s'étend selon sensiblement la direction circonférentielle C (i.e. en formant un angle compris entre 0° et 45° par rapport à la direction circonférentielle C) de la roue 80. Plus généralement, lorsque l'aube 10 est montée au sein d'une roue à aubes 80, le joint 12' coopère avec une plateforme inter-aube 20 de sorte que la lèvre 12'B s'étend sensiblement perpendiculairement à la direction radiale R (ou la direction de hauteur H de l'aube 10).
[0044] La figure 6 représente une roue à aubes modifiée par rapport à la roue à aubes de la figure 5. La seule modification réside dans la présente d'un deuxième joint 32 disposé sur la surface interne 20BA du plateau 20B de la plateforme. Ainsi, par rapport à la figure 4, les signes de référence des éléments communs restent inchangés.
[0045] Le deuxième joint 32 est disposé radialement entre le plateau 20B et le joint 12' (ou premier joint 120 de l'aube 10. Dans cet exemple, le deuxième joint 32 est un joint linéaire présentant une deuxième base linéaire 32A fixée sur la surface interne 20BA du plateau 20B, et une deuxième lèvre linéaire 32B. La deuxième lèvre 32B s'étend radialement vers le pied 30A de la plateforme 30 (i.e. radialement vers l'intérieur de la roue 80). L'extrémité distale 32BA de la deuxième lèvre linéaire 32B coopère avec l'aube 10. Bien entendu, la nervure 12'C du premier joint 12' coopère avec la surface interne 20BA. La deuxième lèvre 32B coopère également en partie avec la lèvre 12B (ou première lèvre 12B) du joint 12. Ainsi, dans cet exemple le deuxième joint 32 forme d'une part une deuxième barrière pour améliorer l'étanchéité, mais sert également à bloquer le joint 12' de l'aube 10 en position, pour éviter toute déformation éventuelle trop importante de ce dernier.
[0046] Bien que la présente invention ait été décrite en se référant à des exemples de réalisation spécifiques, il est évident que des modifications et des changements peuvent être effectués sur ces exemples sans sortir de la portée générale de l’invention telle que définie par les revendications. En particulier, des caractéristiques individuelles des différents modes de réalisation illustrés/mentionnés peuvent être combinées dans des modes de réalisation additionnels. Par conséquent, la description et les dessins doivent être considérés dans un sens illustratif plutôt que restrictif.
[0047] Par exemple, le premier mode de réalisation de l'aube 10, représenté sur les figures 2 et 3, peut être montée au sein d'une roue à aubes avec une plateforme inter-aubes 30 équipée d'un joint 32 telle que représentée sur la figure 6.

Claims (9)

  1. REVENDICATIONS
    1. Aube (10) de turbomachine comprenant un corps (11) et un joint (12,120 en élastomère fixé audit corps (11).
  2. 2. Aube (10) de turbomachine selon la revendication 1, dans lequel le joint (12, 120 est configuré pour coopérer avec une plateforme inter-aubes (20).
  3. 3. Aube (10) de turbomachine selon la revendication 1 ou 2, s'étendant selon une direction de hauteur (H) et présentant, selon la direction de hauteur (H), un pied (10A) et un profil aérodynamique (10B), le joint (12, 120 étant fixé sur le pied (10A) en s'étendant selon une direction sensiblement perpendiculaire à la direction de hauteur (H).
  4. 4. Aube (10) de turbomachine selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle le joint (12, 120 présente une base linéaire (12A, 12Ά) et une lèvre linéaire (12B, 12'B) s'étendant depuis la base linéaire (12A, 12Ά), la base linéaire (12A, 12Ά) étant fixée sur l'aube (10) tandis que l'extrémité distale (12BB, 12'BB) de la lèvre linéaire (12B, 12'B) présente une masselotte (12C, 12'C).
  5. 5. Aube (10) de turbomachine selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle le joint (12, 12') est collé au corps (11).
  6. 6. Aube (10) de turbomachine selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le corps (11) est en matériau composite.
  7. 7. Roue à aubes (80) comprenant au moins une aube (10) de turbomachine selon l'une quelconque des revendications 1 à 6.
  8. 8. Roue à aubes (80) selon la revendication 7, comprenant une plateforme inter-aubes (20) adjacente à ladite aube (10), dans laquelle, la plateforme (20) présente un plateau (20B) s'étendant circonférentiellement, tandis que, considérée selon une direction radiale (R), le joint (12, 120 s'étend au-dessous dudit plateau (20B).
  9. 9. Roue à aubes (80) selon la revendication 8, dans laquelle la plateforme inter-aubes (20) comprend un deuxième joint linéaire (32) fixé sur le plateau (20B), ledit deuxième joint (32) étant configuré pour coopérer avec ladite aube (10), et, considérée selon la direction radiale (R), le deuxième joint (32) s'étend entre le joint (12) de l'aube (10) et le plateau (20B). lO.Turbomachine (100) équipée d'une roue à aubes (80) selon l'une quelconque des revendications 7 à 9.
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