FR3069012B1 - Aube fixe de turbomachine, pourvue d'une plate-forme fixee au stator - Google Patents

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Abstract

L'aube comprend une plate-forme (13) jointe à un stator par un trou unique (16) de fixation, par une vis ou un moyen analogue. Le trou (16) est situé nettement d'un côté dans la direction de largeur (en direction tangentielle T), et le raccord de la pale (1) est du côté opposé. Cette construction simple possède une rigidité de montage satisfaisante et réduit fortement les contraintes d'aménagement et de fabrication de l'aube, qui peut être métallique ou composite.

Description

AUBE FIXE DE TURBOMACHINE, POURVUE D'UNE PLATE-FORME FIXEE AU STATOR
DESCRIPTION
Le sujet de l'invention présente est une aube fixe de turbomachine, pourvue d'une plate-forme fixée au stator de la machine.
On se reporte aux figures 1, 2 et 3 pour la description d'un genre connu d'une telle aube. L'aube comprend une pale 1 aérodynamique, une plate-forme intérieure 2 et une plate-forme extérieure 3 alignées dans une direction radiale R de la machine, la plate-forme extérieure 3 étant fixée à un carter 4 du stator de la machine. L'aube peut être métallique, et alors généralement monobloc, ou en matériau composite, et alors généralement en deux parties, la pale 1 étant encastrée dans les plates-formes 2 et 3. Le mode de fixation de ces aubes fixes au carter 4 est le même dans tous les cas : deux trous 5 et 6 sont opérés à travers la plate-forme extérieure 3 au milieu de son extension principale, dite de longueur et notée L, dans la direction axiale X de la machine, et des vis 7 et 8 sont engagées à travers les trous 5 et 6, ainsi qu'à travers des trous alignés du stator 4. La zone de raccord entre la pale 1 et la plate-forme extérieure 3 est à peu près au centre de celle-ci dans la direction tangentielle T de la machine, et les trous 5 et 6 de part et d'autre de la zone de raccord dans cette direction. La fixation est complétée par l'insertion de coupelles 9 sur les vis 7 et 8, qui sont logées dans des lamages 10 et 11 élargissant les trous 5 et 6 du côté radialement intérieur de la plateforme 3, dirigé vers la pale 1, et par le vissage d'écrous rivetés 27 et 28 sur le carter 4 pour immobiliser les vis 7 et 8.
Ce mode de fixation, fiable en soi, présente néanmoins l'inconvénient d'imposer des contraintes d'aménagement importantes en raison de l'étroitesse de la plate-forme 3 dans la direction de largeur I, dans la direction tangentielle T de la machine. Cette largeur est limitée par l'écartement angulaire de l'aube avec ses voisines, qui est réduit en pratique. L'objet de l'invention est donc une aube fixe de turbomachine, dont la conception est moins contrainte, et la structure plus simple que l'aube précédente. Cette aube pourra être présente dans tout étage d'aubes fixés d'une turbomachine, comme la soufflante ou les étages redresseurs de l'écoulement consécutifs à des étages d'aubes mobiles du rotor.
Selon un aspect général, l'invention concerne une aube de redresseur à monter dans un stator d'une turbomachine, l'aube comprenant une pale et au moins une plate-forme à laquelle une extrémité de la pale est unie par une zone de raccord, la plateforme s'étendant principalement dans une direction axiale et une direction tangentielle de la turbomachine quand l'aube y est montée, l'aube ayant une extension principale de longueur dans la direction axiale et une extension principale de largeur dans la direction tangentielle, caractérisée en ce que la plate-forme comporte un trou unique destiné à la fixation à un carter du stator, le trou et la zone de raccord s'étendant dans des moitiés opposées de la plate-forme, de part et d'autre d'une ligne située sensiblement à mi-largeur de la plate-forme.
La pale se raccorde à la plate-forme avec un excentrement important, contrairement à la conception normale où elle se raccorde à peu près à son centre, dans la direction tangentielle T. On renonce de même à la conception traditionnelle où des points de fixation (constitués en général par des vis et des écrous rivetés) encadrent la zone de raccord de la pale à la plate-forme. Au lieu de cela, on se contente d'un seul point de fixation, situé du côté de la plate-forme qui est opposé à la pale dans la direction tangentielle T. Les justifications de la conception traditionnelle étaient d'obtenir un montage rigide à l'égard des sollicitations statiques aussi bien que dynamiques s'exerçant sur la pale et le reste de l'aube. Il est toutefois apparu qu'une rigidité suffisante était maintenue malgré le porte-à-faux éventuellement assez important qui existe désormais sur la plate-forme entre le point de fixation et la zone de raccord à la pale, où les efforts apparaissent pendant le service de la machine.
Les principaux avantages obtenus avec l'invention sont les suivants : - l'ensemble est allégé et simplifié à cause de la réduction du nombre de moyens de fixation ; - les contraintes d'aménagement sont moins importantes, et il est notamment plus facile de placer convenablement le moyen de fixation sur la plate-forme, même si les dimensions de ce moyen de fixation désormais unique doivent être plus importantes, grâce à la distance assez grande qui le sépare de la pale ; -on dispose d'une plus grande liberté de position de la zone de raccord de la pale sur la plate-forme, et l'invention est bien compatible avec des pales à forte cambrure et inclinaison tangentielle, tout en laissant les deux plates-formes dans un bon alignement radial ; - la fabrication et le montage de l'aube sont plus faciles.
Une façon de rendre l'ensemble plus rigide à l'égard des efforts s'exerçant sur l'aube consiste à prévoir sur la plate-forme un raidisseur joignant le raccord de la pale au trou et s'étendant dans la direction tangentielle.
Le trou peut s'étendre avantageusement à mi-longueur de la plateforme (dans la direction axiale X de la machine).
La rigidité est aussi améliorée si c'est l'extrados de la pale qui est dirigé vers le trou. L'invention peut être appliquée aux différentes matières d'aubes mentionnées plus haut, comme les aubes métalliques et monobloc, les aubes de type composite, comprenant notamment alors une pale et une plate-forme en matières différentes, leur raccord étant constitué par un encastrement de l'extrémité de la pale, qui est de forme conique, dans une empreinte de forme conique complémentaire de la plate-forme.
La plate-forme comportant le trou est souvent une plate-forme radialement extérieure de l'aube, mais l'invention pourrait encore être appliquée à une plate-forme intérieure.
Ces différents aspects, caractéristiques et avantages de l'invention seront maintenant, ainsi que d'autres, décrits en liaison aux figures suivantes, qui en décrivent une réalisation purement illustrative : - les figures 1, 2 et 3, déjà décrites, représentent toutefois une conception antérieure d'aube, en perspective oblique, en direction radiale et en direction tangentielle, avec le montage sur le stator pour la figure 3 ; - la figure 4 illustre une réalisation de l'invention en perspective ; - la figure 5 illustre cette réalisation en direction radiale ; - et la figure 6 illustre schématiquement une aube composite pouvant recevoir l'invention.
On se reporte aux 4 et 5. L'aube de l'invention comporte une pale 1 qui peut être semblable à celle de la réalisation connue, et de même une plate-forme intérieure 2. La plate-forme extérieure, maintenant 13, se distingue de la précédente d'abord en ce qu'elle est excentrée par rapport à la pale 1, c'est-à-dire que leur zone de raccord, maintenant 14, est située d'un côté de la plate-forme 13 dans la direction tangentielle T, entièrement, ou substantiellement entièrement, d'un côté de celle-ci par rapport à une ligne 15 qu'on peut tracer à mi-largeur 1/2 de la plate-forme 13 dans la direction tangentielle T. L'autre moitié (à droite à la figure 5) de la plate-forme 13 comporte un trou 16 unique d'un moyen de fixation, pouvant être un ensemble à vis, coupelle et écrou riveté semblable à celui de la réalisation connue et comprenant encore un lamage 17 à la face radialement intérieure de la plate-forme 13 ; on envisage toutefois un plus gros diamètre de vis pour maintenir une rigidité de montage suffisante.
Le stator 4 sera identique à celui qui précède, si ce n'est le remplacement des deux trous alignés avec les trous 5 et 6 par un trou unique à l'endroit et au diamètre approprié.
Cette conception peut donc posséder aussi une rigidité de montage satisfaisante ; il est toutefois possible de la renforcer en pourvoyant la plate-forme 13 d'un raidisseur 18 à sa face radialement extérieure, qui s'étend du trou 16 à la zone de raccord 14 dans la direction tangentielle T, à mi-longueur (L/2) de la plate-forme 13, si du moins le trou 16 est aussi placé à mi-longueur, ce qui peut être conseillé. Le raidisseur 18 se joint à un bossage 19 de même hauteur qui entoure le trou 16. Une meilleure rigidité est offerte si c'est l'extrados 20 de la pale 1 qui est dirigée vers le trou 16.
La plus grande liberté de conception de l'aube s'exprime par la possibilité de choisir plus largement les positions du trou 16 et de la zone de raccord 14 dans la direction tangentielle T, et leur écart dans cette direction. Par ailleurs, l'invention convient bien aux pales 1 à forte cambrure et inclinaison dans la direction tangentielle T, où on désire maintenir malgré cela un alignement radial entre les plates-formes 2 et 3. L'invention peut être appliquée aussi bien à des aubes monobloc, généralement métalliques et produites par exemple par un procédé de frittage, qu'à des aubes en matériaux composites, où la pale 1 et la plate-forme 13 peuvent être construites séparément en matériaux différents : la pale 1 est alors souvent construite en grande partie en composites à matrice organique en raison de sa légèreté plus grande, et d'autres parties de l'aube, dont les plates-formes 2 et 13, peuvent être en résine de polyuréthane. Une telle conception est représentée à la figure 6. Cette représentation éclatée montre encore un renfort 23 métallique du bord d'attaque de la pale 2. Quand l'aube est assemblée, la pale 1 est reliée aux plates-formes 2 et 13 et au renfort 23, habituellement par un collage.
Pour réaliser cet assemblage, la pale 1 est introduite, par une première extrémité 24 à laquelle la plate-forme intérieure 2 sera ensuite assemblée, dans une empreinte 25 évidée à travers la plate-forme extérieure 13, et qui a une section plus large et plus longue que celle de la pale 1. Le mouvement se poursuit jusqu'à ce qu'une seconde extrémité 26 de la pale 1 (qui s'évase vers l'extérieur) entre dans l'empreinte 25 et s'y coince. L'empreinte 25 et la seconde extrémité 26 ayant des conicités semblables, une liaison intime de la pale 1 à la plate-forme extérieure 13 est obtenue, et rendue irréversible par le durcissement de la colle qui y a été appliquée. D'autres constructions d'aubes composites sont compatibles avec l'invention.

Claims (9)

  1. REVENDICATIONS 1) Aube fixe à monter dans un stator d'une turbomachine, l'aube comprenant une pale (1) et au moins une plate-forme (13) à laquelle une extrémité de la pale est unie par une zone de raccord (14), la plate-forme (13) s'étendant principalement dans une direction axiale (X) et une direction tangentielle (T) de la turbomachine quand l'aube y est montée, l'aube ayant une extension principale de longueur (L) dans la direction axiale et une extension principale de largeur (I) dans la direction tangentielle, caractérisée en ce que la plate-forme comporte un trou (16) unique permettant la fixation à un carter (4) du stator, le trou (16) et la zone de raccord (14) s'étendant dans des moitiés opposées de la plate-forme, de part et d'autre d'une ligne (15) située sensiblement à mi-largeur (1/2) de la plate-forme.
  2. 2) Aube de redresseur selon la revendication 1, caractérisée en ce que le trou s'étend sensiblement à un mi-longueur (L/2) de la plate-forme.
  3. 3) Aube de redresseur selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la plate-forme (13) comprend un raidisseur (18) joignant la zone de raccord (14) et le trou (16) et s'étendant dans la direction tangentielle (T).
  4. 4) Aube de redresseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'un extrados (20) de la pale (1) est dirigé vers le trou (16).
  5. 5) Aube de redresseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle est métallique et monobloc.
  6. 6) Aube de redresseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la pale (1) et la plate-forme (13) sont en matières différentes.
  7. 7) Aube de redresseur selon la revendication 6, caractérisée en ce que la pale (1) est en composite à matrice organique.
  8. 8) Aube de redresseur selon la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce que la zone de raccord est constituée par un encastrement d'une extrémité (26) de la pale, qui est de forme conique, dans une empreinte (25) de forme conique complémentaire de la plate-forme (13).
  9. 9) Aube de redresseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que la plate-forme (13) comportant le trou est une plate-forme radialement extérieure.
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