FR3070423A1 - Attache poignard avec joint et ressort d'une aube de redresseur - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un ensemble pour turbomachine ou banc d'essai de turbomachine, comprenant : - un moyeu (200) défini autour d'un axe longitudinal (X), - une aube (100), comprenant un pied d'aube (110), s'étendant selon une direction radiale (Y) à l'axe longitudinal (X), le moyeu (200) comprenant une empreinte (210) apte à recevoir le pied d'aube (110) par insertion selon la direction radiale (Y), caractérisé en ce que : - l'empreinte (210) comprend une rainure (220), - le pied d'aube (110) comprend une rainure (120), de sorte que les deux rainures (120, 220) sont en vis-à-vis lorsque le pied d'aube (110) est inséré dans l'empreinte (210) - l'ensemble comprend un outre un joint (300) logé dans les deux rainures (120, 220) et un ressort (320) logé dans la rainure (210) de l'empreinte (210) et configuré pour pousser le joint (300) hors de la rainure (210).

Description

Attache poignard avec joint et ressort d'une aube de redresseur
DOMAINE TECHNIQUE GENERAL
L'invention concerne le domaine de la fixation d'aube fixe à une virole interne dans une turbomachine pour aéronef ou dans un banc d'essai de turbomachine pour aéronef.
Ce type d'aube fixe se retrouve par exemple sur des OGV (outlet guide vane), ou redresseurs, disposés en aval d'un corps tournant pour redresser le flux d'air.
En particulier, l'invention concerne les fixations de type poignard, et non les attaches en queue d'aronde, classiquement utilisée pour les aubes tournantes.
ETAT DE L'ART
En figure 1 est représentée une aube 10, logée dans une veine V, typiquement une veine secondaire Vs de turbomachine double flux. La turbomachine est agencée autour d'un axe longitudinal.
L'aube 10 s'étend radialement au sein de la veine Vs pour redresser le flux d'air qui se déplace d'amont en aval. Elle comprend un intrados et un extrados.
A cette fin, l'aube 10 est attachée à une extrémité externe 12 à un carter 20, situé radialement à l'extérieur de la veine V, et à une autre extrémité interne 14 (appelé pied d'aube) à un moyeu 30, située radialement à l'intérieur de la veine V.
Typiquement, un redresseur de type OGV comprend une pluralité d'aubes 10 réparties circonférentiellement autour du moyeu 30.
Une attache est effectuée au niveau carter 20, qui ne sera pas décrite. Au niveau moyeu 30, l'attache se fait par insertion, selon une direction radiale, de l'extrémité interne 14 dans une empreinte 32 formée sur ou dans le moyeu 30. L'empreinte 32 a alors un rôle de butée longitudinale et tangentielle pour immobilier l'aube 10 dans la veine.
Plus spécifiquement, l'empreinte 32 est une forme complémentaire au pied d'aube 34. L'empreinte 32 et le pied 14 forment un couplage femelle/mâle.
Une telle attache est dite poignard, et ne concerne pas les aubes structurales, c'est-à-dire les aubes qui reprennent des efforts entre le carter 20 et le moyeu 30.
Toutefois, sur certaines turbomachines ou certains bancs d'essai, l'aube peut fonctionner en conditions critiques, c'est-à-dire avoir une forte giration combinée à une forte convergence de veine. Par conséquent, la gestion des recirculations dans cette zone est primordiale pour assurer les performances de la machine.
L'attache poignard présente deux défauts.
Premièrement, l'utilisation d'une empreinte impose d'avoir un jeu fonctionnel permettant le montage et démontage de l'aube 10. Ce jeu entre l'aube 10 et le moyeu 30 génère en combinaison avec le tourbillon de pied des pertes néfastes pour les performances du module. En effet, des recirculations intrados/extrados peuvent être présentes.
Deuxièmement, en cas de pompage, l'aube se déforme (flexion) sous l'effet des efforts aérodynamiques. Cette déformation peut entraîner l'éjection de l'aube 10 de l'empreinte 32.
existe ainsi un besoin pour améliorer les attaches poignard pour des aubes fixes de turbomachines ou des bancs d'essai de turbomachine.
PRESENTATION DE L'INVENTION
A cette fin, l'invention propose un ensemble pour turbomachine ou banc d'essai de turbomachine, comprenant :
- un moyeu défini autour d'un axe longitudinal,
- une aube, comprenant un pied d'aube, s'étendant selon une direction radiale à l'axe longitudinal, le moyeu comprenant une empreinte apte à recevoir le pied d'aube par insertion selon la direction radiale, caractérisé en ce que :
- l'empreinte comprend une rainure,
- le pied d'aube comprend une rainure, de sorte que les deux rainures sont en vis-à-vis lorsque le pied d'aube est inséré dans l'empreinte
- l'ensemble comprend un outre un joint logé dans les deux rainures et un ressort logé dans la rainure de l'empreinte et configuré pour pousser le joint hors de la rainure.
L'invention peut comprendre les caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison :
- le pied d'aube est entouré intégralement par le joint,
- le joint est attaché au ressort,
- le joint comprend une armature rigide,
- l'armature rigide est une plaque ou une fil roulée,
- l'armature rigide est un fil s'étendant tout le long du joint,
- la rainure s'étend sur une périphérie de l'empreinte,
- le joint affleure à la surface du moyeu, afin d'assurer une continuité aérodynamique,
- le pied d'aube correspond au prolongement d'une forme carénée de l'aube,
- le pied a une section rectangulaire dans un plan orthogonal ou sensiblement orthogonal à l'axe longitudinal,
- l'ensemble comprend une pluralité d'aubes, d'empreintes et de joints tels que définis dans l'une quelconque des revendications précédentes, l'ensemble étant typiquement un redresseur de flux secondaire de turbomachine double-flux.
L'invention propose aussi une turbomachine ou banc d'essai par exemple de type turbomachine partielle comprenant un ensemble tel que défini précédemment, cet ensemble étant par exemple un redresseur monoflux de la turbomachine partielle en constituant une veine qui correspondrait à une veine secondaire en considérant le cas d'une turbomachine complète.
PRESENTATION DES FIGURES
D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés.
La figure 1 illustre une attache poignard entre une aube et un moyeu tel qu'existant dans l'art antérieur. Les figures 2 à 4 illustrent une attache poignard entre une aube et un moyeu selon un mode particulier de réalisation de l'invention. Plus spécifiquement, les figures 2 à 4 illustrent une attache poignard avec ressort enclenchée et désenclenchée. La figure 5 illustre un mode particulier de réalisation du joint dans le cadre de l'invention.
DESCRIPTION DETAILLEE
En référence aux figures 2 à 4, une attache poignard conforme à l'invention va être décrite.
On se place dans le cadre d'une turbomachine, typiquement une turbomachine double flux avec redresseur (OGV) disposé en sortie de soufflante, dans la veine secondaire. Toutefois, l'invention est applicable sur des redresseurs monoflux par exemple ou tout type de banc d'essai dans lequel une aube fixe est utilisée. Un tel banc d'essai est par exemple un moteur partiel permettant par exemple de valider des données sur des phénomènes représentatifs de ceux intervenant habituellement dans la veine secondaire d'un moteur complet.
La figure 2 illustre une aube 100 comprenant un pied d'aube 110 à une extrémité, qui est typiquement une extrémité radialement interne de l'aube 100. Le pied d'aube 110 s'attache à un moyeu 200, de révolution autour d'un axe longitudinal X (l'axe X' représenté sur les figures est parallèle à l'axe X), qui correspond à un axe de rotation principale de la turbomachine. Le moyeu 200 fait partie du corps primaire de la turbomachine. L'aube 100 s'étend dans une direction radiale Y par rapport au moyeu 200 (chaque aube possède donc sa direction radiale Y propre).
A une autre extrémité, radialement externe, l'aube 100 est attachée à un carter (non illustré ici). Cet aspect n'est pas concerné par l'invention.
L'aube 100 a une forme profilée pour redresser le flux, avec notamment un intrados et un extrados. Le pied 110 d'aube 100 peut avoir une forme dans le prolongement de l'intrados et de l'extrados. Alternativement, le pied 110 peut comprendre une plateforme, c'est-àdire une forme géométrique simplifiée, qui facilite l'assemblage des aubes 100 sur la turbomachine. Par exemple, sur la surface du moyeu 200, la plateforme a une section sensiblement rectangulaire.
Localement, la section du pied d'aube 110 dans un plan orthogonal à l'axe longitudinal X est typiquement rectangulaire, comme illustré sur les figures 2 et 4. Du fait de la potentielle courbure de l'aube 100 et donc du pied d'aube 110, cette section peut être faite dans un plan sensiblement orthogonal à l'axe longitudinal X.
Le moyeu 200 comprend quant à lui une empreinte 210. Cette empreinte 210 peut avoir la forme d'un sillon tracé dans le moyeu 200, comme illustré sur les figures 2 à 4. Alternativement, l'empreinte 210 peut avoir la forme d'un réceptacle sur la surface du moyeu 200, c'est à-dire qu'elle peut s'étendre radialement vers l'extérieur à partir du moyeu 200.
L'empreinte 210 a pour fonction de recevoir le pied d'aube 110 afin de permettre son verrouillage longitudinal et tangentiellement. Le pied d'aube 110 et l'empreinte 210 forment donc un couple mâle/femelle assemblé. L'assemblage se fait par déplacement selon la direction radiale Y de l'aube 100 vers l'empreinte 210.
On définit à l'empreinte un fond 202 et deux parois latérales 204, 206 opposées et qui se font face. L'empreinte 210 comprend aussi deux parois d'extrémité (non représentée). Les parois latérales 204, 206 forment une butée tangentielle et les parois d'extrémités forment une butée longitudinale.
Un joint 300 est prévu, entre le pied d'aube 110 et l'empreinte 210.
A cette fin, le pied d'aube 110 comprend une rainure 120 pour recevoir une partie du joint 300 lorsque le pied d'aube 110 est installé dans l'empreinte 210.
La rainure 120 s'étend sur une périphérie du pied d'aube 110.
De la même façon, l'empreinte 210 comprend elle aussi une rainure 220 pour recevoir une partie du joint 300 lorsque le pied d'aube 110 est installé dans l'empreinte 210. En pratique, chaque paroi latérale 204, 206, voire les parois d'extrémités, comprend en pratique une rainure 220.
La rainure 220 s'étend sur une périphérie de l'empreinte 200. Préférablement, la rainure 220 se situe juste sous la surface du moyeu 200, de sorte que le joint 300 affleure et que la jonction entre la surface du moyeu 200 et le joint 300 soit continue.
Les rainures peuvent être de différentes section : semi-circulaire (comme illustré), triangulaire, de forme en losange, etc.
Les deux rainures 120, 220 sont en vis-à-vis lorsque le pied d'aube 110 est inséré dans l'empreinte 210. De cette façon, les deux rainures définissent une cavité ayant un volume supérieur au jeu présent entre les parois 204, 206 de l'empreinte 210 et le pied d'aube 110. Le joint 300 présente donc une section de forme sensiblement complémentaire aux rainures 120, 220.
Le joint 300 vient donc se loger dans les deux rainures 110, 210, afin de bloquer le mouvement radial de l'aube 100, ce qui l'empêche de sortir de l'empreinte 210.
Le joint 300 vient combler tout jeu fonctionnel entre l'empreinte 210 et le pied d'aube 110. Pour accueillir la présence du joint 300, l'empreinte 210 peut avoir une dimension légèrement supérieure à celle de l'art antérieur, où il n'y avait pas de joint.
Le joint 300 empêche les recirculations d'air et, en étant notamment proche du bord ouvert de l'empreinte 210, assure une continuité aérodynamique au niveau de la surface du moyeu 200.
L'empreinte 210 a une forme généralement complémentaire à celle du pied d'aube 110, pour limiter le volume devant être comblé par le joint 300.
Pour faciliter l'insertion, le joint 300, ou plus exactement la portion du joint 300 en contact avec l'aube 100 a une forme adaptée, par exemple arrondie ou biseautée.
L'ensemble comprend un outre un ressort 320 positionné dans la rainure 220 du moyeu 200, qui tend à pousser le joint 300 dans la rainure 120 du pied d'aube 110. Le ressort 320 exerce donc une force orientée tangentiellement par rapport à l'axe longitudinal X (c'est-à-dire orthogonalement à la direction radiale Y et l'axe longitudinal X).
A cette fin, le ressort 320 est positionné entre un fond de la rainure 220 et le joint 300.
Dans une position par défaut, le ressort 320 est détendu (ou bloqué en déplacement par une cale non représentée) de sorte que le joint 300 s'étende dans l'empreinte. Lorsqu'on insère par déplacement selon la direction radiale Y le pied d'aube 110, ce dernier fait office de came sur laquelle glisse le joint 300, le ressort 320 étant alors comprimé (figure 3). Une fois que le joint 300 est en regard de la rainure 120 du pied d'aube 110, le ressort 300 le pousse à l'intérieur de la rainure 120 et l'assemblage est effectué (figures 2 et 4).
Le ressort 320 peut être calibré pour que la position par défaut corresponde sensiblement à la position assemblée. Il demeure néanmoins préférable que le ressort 320 continue d'exercer une poussée même en position assemblée, pour mieux assurer le verrouillage.
Le ressort 320 peut avoir la forme d'un ressort hélicoïdal via un fil enroulé ou bien une simple lame, tout autre moyen compact capable de générer une force de poussée.
Préférablement, le joint 300 est attaché au ressort 320.
Préférablement, le ressort 320 est attaché au moyeu 200, au fond de la rainure 220.
Il peut y avoir une pluralité de ressorts 330 agencés successivement dans la rainure 220, ou bien y avoir un ressort continu qui comprend plusieurs portions qui exercent un effort.
De la même façon, le joint 300 comprend une armature 310 sous forme d'un insert rigide logé dans le matériau souple. L'armature 310 permet en outre un meilleur fonctionnement du ressort 320. L'armature 310 peut être un fil inséré dans le joint 300, sur sa longueur, ou une plaque roulée ou une pluralité de fils roulés, le fil ou la plaque étant par exemple noyée dans le joint via un surmoulage (figure 5).
Kit
Les éléments présentés précédemment peuvent être fabriqués et/ou livrés en kit, c'est-à-dire non assemblés.
Procédé d'assemblage
A présent, un procédé d'assemblage va être décrit.
Tout d'abord, le joint 300 et le ressort 330 sont mis en place dans l'empreinte. De la colle peut être utilisée aussi.
Ensuite, l'aube 100 est déplacée dans la direction radiale Y, correspondant à sa direction d'extension, pour que le pied d'aube 110 entre à l'intérieur de l'empreinte 210 jusqu'à ce que le joint 300 soit enclenchée dans la rainure 120 du pied d'aube 110, après compression du ressort 330.
Pour démonter l'aube 100 du moyeu 200, un outil spécifique peut être utilisé pour contraindre le joint 300 et compresser le ressort 330 contre le moyeu 200, en pratique contre le fond de la rainure 210 afin d'enlever le joint 300 de la rainure 120 du pied d'aube 100.

Claims (10)

1. Ensemble pour turbomachine ou banc d'essai de turbomachine, comprenant :
- un moyeu (200) défini autour d'un axe longitudinal (X),
- une aube (100), comprenant un pied d'aube (110), s'étendant selon une direction radiale (Y) à l'axe longitudinal (X), le moyeu (200) comprenant une empreinte (210) apte à recevoir le pied d'aube (110) par insertion selon la direction radiale (Y), caractérisé en ce que :
- l'empreinte (210) comprend une rainure (220),
- le pied d'aube (110) comprend une rainure (120), de sorte que les deux rainures (120, 220) sont en vis-à-vis lorsque le pied d'aube (110) est inséré dans l'empreinte (210)
- l'ensemble comprend un outre un joint (300) logé dans les deux rainures (120, 220) et un ressort (320) logé dans la rainure (210) de l'empreinte (210) et configuré pour pousser le joint (300) hors de la rainure (210).
2. Ensemble selon la revendication 1, dans lequel le pied d'aube (110) est entouré intégralement par le joint (300).
3. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le joint (300) est attaché au ressort (320).
4. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le joint (300) comprend une armature rigide (310).
5. Ensemble selon la revendication 4, dans lequel l'armature rigide (310) est une plaque roulée.
6. Ensemble selon la revendication 4, dans lequel l'armature rigide (310) est un fil s'étendant tout le long du joint.
7. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la rainure (110) s'étend sur une périphérie de l'empreinte (210).
8. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le joint (300) affleure à la surface du moyeu (200), afin d'assurer une continuité aérodynamique.
9. Ensemble comprenant une pluralité d'aubes, d'empreintes et de joints tels que définis dans l'une quelconque des revendications précédentes, l'ensemble étant typiquement un redresseur de flux secondaire de turbomachine double-flux.
10. Turbomachine ou banc d'essai comprenant un ensemble selon la revendication 9, l'ensemble étant par exemple un redresseur monoflux et/ou le banc d'essai correspondant par exemple à une portion monoflux d'une turbomachine double-flux.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS6241903A (ja) * 1985-08-20 1987-02-23 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスタ−ビン静翼
EP3048256A1 (fr) * 2015-01-20 2016-07-27 Siemens Aktiengesellschaft Rotor comportant une aube de turbine avec un dispositif de verrouillage
FR3038351A1 (fr) * 2015-06-30 2017-01-06 Snecma Redresseur de soufflante pour turbomachine a double flux

Patent Citations (3)

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