FR3055350A1 - Roue de turbomachine - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une roue de turbomachine comprenant : - une virole (8) annulaire, - au moins un moyeu (10) d'aube monté à pivotement sur la virole (8), autour d'un axe (P) de pivotement, dans laquelle, pour chaque moyeu (10), la roue comprend : - un flexible (24) ayant une première extrémité (26) solidaire du moyeu (10) d'aube (6) à distance de l'axe (P) de pivotement, une seconde extrémité (28) solidaire de la virole 8 et une surlongueur (30) entre ses deux extrémités (26, 28), et - un boîtier (46) solidaire de la virole (8) et définissant un tunnel ayant deux parois entre lesquels la surlongueur (30) du flexible (24) peut se déplacer lors de la rotation du moyeu (10) d'aube (6).
Description
Titulaire(s) : SAFRAN AIRCRAFT ENGINES Société par actions simplifiée.
Demande(s) d’extension
Mandataire(s) : ERNEST GUTMANN - YVES PLASSERAUD SAS.
(34) ROUE DE TURBOMACHINE.
FR 3 055 350 - A1 (tv) L'invention concerne une roue de turbomachine comprenant:
- une virole (8) annulaire,
- au moins un moyeu (10) d'aube monté à pivotement sur la virole (8), autour d'un axe (P) de pivotement, dans laquelle, pour chaque moyeu (10), la roue comprend:
- un flexible (24) ayant une première extrémité (26) solidaire du moyeu (10) d'aube (6) à distance de l'axe (P) de pivotement, une seconde extrémité (28) solidaire de la virole et une surlongueur (30) entre ses deux extrémités (26, 28), et
- un boîtier (46) solidaire de la virole (8) et définissant un tunnel ayant deux parois entre lesquels la surlongueur (30) du flexible (24) peut se déplacer lors de la rotation du moyeu (10) d'aube (6).
ROUE DE TURBOMACHINE
La présente invention concerne une roue de turbomachine comprenant une virole sur laquelle sont montées des aubes.
Avant leur mise sur les marchés, les turbomachines sont testées et certifiées pour vérifier qu’elles respectent les dispositions règlementaires, notamment en termes de sécurité.
Lors de la certification, les turbomachines sont mises en marche et leurs différents composants sont analysés par exemple au moyen de capteurs.
Pour les roues équipées d’aubes à calage variable, c’est-à-dire d’aubes qui peuvent pivoter autour de leur axe propre, les capteurs sont placés sur les aubes et les mesures doivent être transmises de l’aube à un récepteur distant de l’aube. La transmission des mesures, vers ce récepteur, est réalisée par l’intermédiaire de flexibles dans lesquels circulent des câbles ou un fluide.
Il est nécessaire que les flexibles possèdent une surlongueur de sorte à pouvoir s’adapter à la rotation des aubes. Lorsque les aubes pivotent pour passer d’une position à une autre, les flexibles frottent le long de la virole et peuvent s’endommager au risque de ne plus pouvoir assurer la transmission entre les capteurs et le récepteur.
Il est donc nécessaire de limiter, voire de supprimer, les risques d’endommagement des flexibles lors de la rotation des aubes.
L’invention a notamment pour but d’apporter une solution simple, efficace et économique à ce problème.
A cet effet, l’invention propose, une roue de turbomachine comprenant :
- une virole annulaire,
- au moins un moyeu d’aube monté à pivotement sur la virole, autour d’un axe de pivotement, caractérisée en ce que, pour chaque moyeu la roue comprend :
- un flexible ayant une première extrémité solidaire du moyeu d’aube à distance de l’axe de pivotement, une seconde extrémité solidaire de la virole et une surlongueur entre ses deux extrémités, et
- un boîtier solidaire de la virole et définissant un tunnel ayant deux parois entre lesquels la surlongueur du flexible peut se déplacer lors de la rotation du moyeu d’aube.
Le boîtier permet de protéger le flexible des angles vifs et des éléments saillants de la virole contre lesquels le flexible peut être conduit notamment par la force centrifuge lorsque la turbomachine est en en fonctionnement.
Selon un mode de réalisation, le ou chaque boîtier comprend un contenant solidaire de la virole, pourvu d’une rainure définissant les deux parois du tunnel, et un couvercle recouvrant le contenant.
Le contenant, et plus particulièrement la rainure, et le couvercle forment ensemble le tunnel qui permet la protection du flexible.
De préférence, le contenant comprend un corps et un bras prolongeant le corps sensiblement perpendiculairement.
Cette architecture particulière offre l’avantage de limiter l’encombrement du boîtier tout en assurant une bonne protection de la surlongueur du flexible et une bonne accessibilité au moyeu de l’aube.
Selon un mode de réalisation, e boîtier comprend des plots taraudés de fixation du boîtier sur la virole.
Ces plots permettent, d’une part, de faciliter la fixation du boîtier sur la virole et, d’autre part, de réaliser un écartement entre la virole et le boîtier pour permettre le montage du boîtier sur la virole même si la virole et/ou le boîtier présentent des défauts de surface tels que des saillies.
De préférence, l’un du boîtier et de la virole comprend un renfoncement et l’autre de la virole et du boîtier comprend une saillie de forme complémentaire au renfoncement pour réaliser la mise en position du boîtier sur la virole.
De même, l’un du boîtier et de la virole comprend un pion et l’autre de la virole et du boîtier comprend une cavité apte à recevoir le pion pour réaliser la mise en position du boîtier sur la virole et la reprise d’efforts mécaniques.
La saillie, le pion, le renfoncement oblong et la cavité permettent, d’une part, d’assurer la mise en position du boîtier sur la virole et, d’autre part, d’assurer une reprise des efforts mécaniques subis par le boîtier, notamment des efforts dus aux vibrations lors du fonctionnement de la turbomachine.
Selon un mode de réalisation préféré, le boîtier recouvre partiellement une ouverture de la virole annulaire dans laquelle est logé le moyeu d’aube, et comprend une réserve en creux. Cette réserve en creux permet d’assurer l’accès au moyeu d’aube, notamment pour la maintenance.
Selon un mode de réalisation, le flexible est fixé au moyeu d’aube et à la virole par des moyens de fixation amovibles.
Ainsi, le flexible est à chacun de ses extrémités de telle sorte que seule la surlongueur peut se déplacer dans le boîtier tout en étant protégée contre un éventuelle endommagement.
L’invention propose également une turbomachine comprenant une roue telle que précédemment décrite.
L’invention sera mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d’exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une vue en perspective d’une turbomachine de type open rotor comprenant une unique roue d’aubes à calage variable ;
- la figure 2 est une vue schématique de détail en coupe de la roue de la turbomachine de la figure 1 selon l’invention ;
- la figure 3 et une vue schématique montrant la fixation d’un flexible sur la virole de la roue de la figure 2 ;
- la figure 4 est une vue de détail de dessous de la virole de la roue de la figure 2 ;
- la figure 5 est une vue de dessus d’un contenant d’un boîtier de protection selon l’invention, montrant le déplacement d’une surlongueur du flexible en fonction de l’orientation des aubes dans le boîtier ;
- la figure 6 est une vue de détail de dessous de la roue de la turbomachine sur laquelle est monté le boîtier de protection ;
- la figure 7 est une vue éclatée de dessous du boîtier de protection ;
- la figure 8 est une vue éclatée de dessus du boîtier de protection.
On a représenté, sur la figure 1, une turbomachine 2 de type open rotor (c’est-à-dire à rotor ouvert, ou non caréné), comprenant une roue 4 d’aubes 6 à calage variable. On entend par aubes 6 à calage variable des aubes 6 qui peuvent pivoter autour d’un axe P de pivotement qui leur est propre, en l’espèce un axe radial. Il est toutefois précisé que l’invention n’est pas limitée à une turbomachine 2 ayant une unique roue 4 d’aubes 6 à calage variable.
Dans cette description, une direction axiale s’entend d’une direction sensiblement parallèle à l’axe A de révolution de la turbomachine 2 et une direction radiale s’entend d’une direction sensiblement perpendiculaire à la direction axiale.
La figure 2 montre un détail en coupe de la roue 4 de la turbomachine 2 selon un plan transversal, c’est à dire selon un plan sensiblement perpendiculaire à l’axe A de révolution de la turbomachine 2. La roue 4 comprend une virole 8 annulaire sur laquelle sont montées à pivotement les aubes 6. Lorsque la turbomachine 2 est en marche, la roue 4 admet un mouvement de rotation autour de l’axe A de révolution de la turbomachine 2.
Les aubes 6 de la roue 4 (une seule aube 6 est représentée sur la figure 2) comprennent chacune un moyeu 10 et une pale 12 solidaire du moyeu 10. Le moyeu 10 est monté à rotation sur la roue 4 autour de l’axe P de pivotement et comprend une couronne 14 pourvue de trous 16 distants de l’axe P de pivotement pour permettre la communication entre l’intérieur de la virole 8 annulaire et la pale 12.
Pour réaliser les mesures sur l’aube 6, au moins un capteur 18 est monté sur la pale 12 et relié à un récepteur 20 solidaire de la virole 8. La liaison entre le capteur 18 et le récepteur 20 est assurée par un ou plusieurs câbles 22 électriques ou optiques qui forment un toron logé dans un flexible 24, le flexible 24 traversant alors le moyeu 10 par l’un des trous
16.
Le flexible 24 peut également servir de liaison entre la pale 12 et une source de fluide, par exemple une source d’air, notamment pour permettre la transmission d’un fluide caloporteur refroidissant la pale 12.
A une première extrémité 26, le flexible 24 est solidaire du moyeu 10 et à une seconde extrémité 28, le flexible 24 est solidaire de la virole 8. Entre ses deux extrémités 24, 26 le flexible comprend une surlongueur 30 permettant que le flexible 24 puisse se déplacer lorsque l’aube 6 pivote.
Les liaisons entre le flexible 24 et la virole 8 d’une part et le moyeu 10 d’autre part, est réalisée par des moyens 32 de fixations amovibles, par exemple par des pontets, comme représenté schématiquement à la figure 3, ou par tout autre moyen amovible permettant de maintenir le flexible 24 en position sans l’écraser.
La figure 4 montre une vue d’une face 34 interne de la virole 8. Pour chaque aube 6, la virole 8 présente une ouverture 36 de section circulaire dans laquelle est logé le moyeu 10 de l’aube 6. D’un premier côté, la virole 8 présente une série de renfoncements 38, 40, à savoir des renfoncements 38 sensiblement triangulaires et un renfoncement 40 sensiblement oblong, et du côté opposé, la virole 8 présente une cavité 42, la fonction de la cavité 42 et des renfoncements 38, 40 sera décrite ci-après.
Les renfoncements 38, 40 présentent des bords 44 qui forment avec la face 34 interne de la virole 8 des angles vifs contre lesquels frottent les flexibles 24. En l’absence de dispositions ad hoc, le frottement des flexibles 24 sur des angles vifs provoquerait une usure des flexibles 24 et, à terme leur rupture.
Afin de prévenir la rupture des flexibles 24, la roue comprend, pour chaque aube 6, un boîtier 46 dans lequel la surlongueur 30 du flexible 24 est partiellement logée.
Ce boîtier 46, représenté sur les figures 5 à 8 comprend un contenant 48 et un couvercle 50 fermant le contenant 48.
Le contenant 48 présente un corps 52 pourvu, sur une face 54 interne, d’une rainure 56 délimitée par deux parois 58 entre lesquelles la surlongueur 30 du flexible 24 peut se déplacer. A titre d’exemple, la figure 5 montre, en trait plein, le flexible 24 dans une position médiane, c’est-à-dire lorsque l’aube 6 est dans une position neutre, et en traits pointillés, le flexible 24 dans des positions extrêmes, c’est-à-dire pour les valeurs maximale de calage de l’aube 6. Le cercle C en points montre, quant à lui, la trajectoire suivie par la première extrémité 26 du flexible 24 solidaire du moyeu 10.
La rainure 56, c’est-à-dire le fond 60 du contenant 48 et les parois 58, forme avec le couvercle 50, lorsqu’il recouvre le contenant 48, un tunnel 62 délimitant un espace dans lequel la surlongueur 30 du flexible 24 peut se déplacer lors de la rotation du moyeu 10.
Le corps 52 du contenant 48 est de préférence solidarisé à la virole
8. A cet effet, le corps 52 comprend, sur une face 64 externe opposée à la face 54 interne, des plots 66, en l’espèce quatre, pourvus chacun d’un taraudage 68 dans lequel une vis vient en prise hélicoïdale pour permettre la solidarisation du contenant 48 sur la virole 8. Avantageusement, les plots 66 sont répartis de sorte à former ensemble un parallélogramme. Lorsque le contenant 48 est solidarisé à la virole 8, les plots 66 viennent se loger dans les renfoncements 38, sensiblement triangulaires dans l’exemple illustré mais pouvant adopter toute autre géométrie souhaitée.
De préférence, pour faciliter la fabrication du contenant 48, les plots 66 sont rapportés et soudés sur le corps 52, ce qui évite une perte de matière trop importante (notamment sous forme de copeaux), au bénéfice du coût de fabrication du contenant 48.
Le contenant 48 comprend un bras 70 qui prolonge le corps 52 sensiblement perpendiculairement, le bras 70 se terminant par une extrémité 72 qui, lorsque le contenant est monté sur la virole 8, vient recouvrir la cavité 42 de la virole 8, située du côté de l’ouverture opposé aux renfoncements 38, 40. Avantageusement, l’extrémité 72 du bras 70 est pourvue d’un pion 74 qui vient se loger dans la cavité 42 de la virole 8. La coopération du pion 74 avec la cavité 42 permet également d’assurer la bonne mise en position du contenant 48 préalablement à sa fixation sur la virole 8. De plus, le pion 74 permet également d’assurer une bonne reprise des efforts, notamment des vibrations, du contenant 48 et plus particulièrement du bras 70.
Entre les plots 66, le contenant 48 peut comprendre une saillie 76 de forme sensiblement rectangulaire, qui, lorsque les plots 66 sont dans les renfoncements 38 sensiblement triangulaires, vient se loger dans le renfoncement 40 sensiblement oblong de la virole 8. Avantageusement, la saillie 76 est complémentaire au renfoncement 40 oblong et épouse les parois sensiblement rectilignes du renfoncement 40 oblong. Cette coopération entre le renfoncement 40 oblong et la saillie 76 permet de mettre en position le contenant 48 de sorte à faciliter sa solidarisation avec la virole 8.
De préférence, la saillie 76 est formée par un rebord 72 annulaire de sorte à limiter le poids du contenant 48.
Afin d’éviter que le montage du boîtier sur la virole soit hyperstatique, le contenant 48 ne comprend que la saillie 76 ou, de préférence, le pion 74. Toutefois, par commodité, le contenant 48 illustré sur les figures présente à la fois le pion 74 et la saillie 76.
En outre, le contenant 48 présente, sur sa face 64 externe, une réserve 80 en creux permettant de faciliter l’accès au moyeu 10 lorsque le contenant 48 est fixé sur la virole 8. De préférence la réserve 80 en creux a un profil sensiblement circulaire ou, à tout le moins, courbe.
Les figures illustrent un mode de réalisation dans lequel la saillie 76 et le pion 74 sont portés par le contenant 48, et la cavité 42 et le renfoncement 40 oblong sont pratiqués dans la virole 8. Cependant, dans un mode de réalisation non représenté sur les figures, le renfoncement 40 oblong et la cavité 42 sont pratiqués sur le contenant 48 tandis que la saillie 76 et le pion 74 sont réalisés sur la virole 8.
Le couvercle 50 présente un contour complémentaire au contour du contenant 48 et est de faible épaisseur par rapport au contenant 48. Avantageusement, le couvercle 50 comprend une bordure 82 et des renforts 84 centraux d’épaisseur supérieurs à l’épaisseur du couvercle 50. La bordure 82 et les renforts 84 permettent de conférer au couvercle 50 une bonne rigidité.
Selon une particularité, le bras 70 et le corps 52 du contenant 48 s’étendent chacun dans un plan distinct. Les deux plan forment entre eux un angle de préférence obtus, c’est-à-dire supérieure à 90° et, de préférence encore, supérieur à 160°. Ainsi, on limite l’extension radiale (c’est-à-dire l’épaisseur) du boîtier 46, au bénéfice de la compacité de la turbomachine 2.
De préférence, le contenant 48 et le couvercle 50 sont réalisés en titane ou dans un alliage à base de titane.
Comme on le voit sur les figures 7 et 8 qui montrent un éclaté du boîtier 46 en perspective de dessous et de dessus respectivement, le couvercle 50 est assemblé sur le contenant au moyen de vis 86. Ainsi, en cas de besoin, il est possible de ne retirer que le couvercle 50 pour agir sur le flexible 24.
Pour le montage du boîtier 46 sur la virole 8, on procède comme suit. Premièrement, on positionne le contenant 48 sur la virole 8 de telle sorte que le pion 74 (ou la saillie 76) soit logé dans la cavité 42 (ou le renfoncement 40 oblong), puis on solidarise le contenant 48 sur la virole 8 au moyen de vis venant en prise avec les taraudages 68 des plots 66. Ensuite, on positionne la surlongueur 30 du flexible 24 dans la rainure 56 en la bloquant temporairement à l’aide d’un adhésif si besoin, puis on positionne le couvercle 50 sur le contenant 48 et on solidarise l’ensemble par vissage. Le tunnel 62 est ainsi formé et une rotation de l’aube 6 entraîne le déplacement du flexible 24 qui décroche l’adhésif pour assurer une liberté de déplacement de la surlongueur 30 du flexible 24 dans le tunnel 62.
Lors de la certification d’une turbomachine 2, seule une partie des aubes 6 est instrumentée. Ainsi, on privilégiera d’instrumenter deux aubes 6 diamétralement opposées. Par soucis d’équilibrage des masses de la roue 4, si deux aubes 6 adjacentes sont instrumentées, on ajoutera deux boîtiers 46 diamétralement opposés aux boîtiers 46 adjacents aux aubes 6 instrumentées.
Le boîtier 6 qui vint d’être décrit permet ainsi de limiter, voire de supprimer, les risques d’endommagement du flexible 24 puisque la surlongueur 30 est protégée des angles vifs de la virole 8.
De plus, les dimensions et le profil du boîtier 46 assurent un encombrement réduit de la turbomachine 2 tout en assurant un accès aisé au moyeu 10 de l’aube.
Claims (10)
- REVENDICATIONS1. Roue (4) de turbomachine (2) comprenant :- une virole (8) annulaire,- au moins un moyeu (10) d’aube (6) monté à pivotement sur la virole (8), autour d’un axe (P) de pivotement, caractérisée en ce que, pour chaque moyeu (10), la roue (4) comprend :- un flexible (24) ayant une première extrémité (26) solidaire du moyeu (10) d’aube (6) à distance de l’axe (P) de pivotement, une seconde extrémité (28) solidaire de la virole (8) et une surlongueur (30) entre ses deux extrémités (26, 28), et- un boîtier (46) solidaire de la virole (8) et définissant un tunnel (62) ayant deux parois (58) entre lesquels la surlongueur (30) du flexible (24) peut se déplacer lors de la rotation du moyeu (10) d’aube (6).
- 2. Roue (4) selon la revendication 1, dans lequel le ou chaque boîtier (46) comprend un contenant (48) solidaire de la virole (8) et un couvercle (50) recouvrant le contenant (48).
- 3. Roue (4) selon la revendication 2, dans lequel le contenant (48) comprend un corps (52) et un bras (70) prolongeant le corps (52) sensiblement perpendiculairement à celui-ci.
- 4. Roue (4) selon la revendication 2 ou la revendication 3, dans lequel le contenant (48) est pourvu d’une rainure (56) définissant les deux parois (58) du tunnel (62) dans lequel la surlongueur (30) du flexible (24) peut se déplacer.
- 5. Roue (4) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le boîtier (46) comprend des plots (66) taraudés de fixation du boîtier (46) sur la virole (8).
- 6. Roue (4) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’un du boîtier (46) et de la virole (8) comprend un renfoncement (40) oblong et l’autre de la virole (8) et du boîtier (46) comprend une saillie (76) de forme complémentaire au renfoncement (40) oblong pour réaliser la mise en position du boîtier (46) sur la virole (8).
- 7. Roue (4) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel l’un du boîtier (46) et de la virole (8) comprend un pion (74) et5 l’autre de la virole (48) et du boîtier (46) comprend une cavité (42) apte à recevoir le pion (74) pour réaliser la mise en position du boîtier (46) sur la virole (8) et la reprise d’efforts mécaniques.
- 8. Roue (4) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le boîtier (46) recouvre partiellement une10 ouverture (36) de la virole (8) annulaire dans laquelle est logé le moyeu (10) d’aube (6), et comprend une réserve (80) en creux pour assurer l’accès au moyeu (10) d’aube (6).
- 9. Roue (4) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le flexible (24) est fixé au moyeu (10) d’aube (6)15 et à la virole (8) par des moyens (32) de fixation amovibles.
- 10. Turbomachine (2) comprenant une roue (4) selon l'une quelconque des revendications précédentes.1/46, 12
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Family Applications (1)
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|---|---|
| FR3055350B1 (fr) | 2020-06-05 |
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