FR3075254B1 - Dispositif amortisseur - Google Patents
Dispositif amortisseur Download PDFInfo
- Publication number
- FR3075254B1 FR3075254B1 FR1762545A FR1762545A FR3075254B1 FR 3075254 B1 FR3075254 B1 FR 3075254B1 FR 1762545 A FR1762545 A FR 1762545A FR 1762545 A FR1762545 A FR 1762545A FR 3075254 B1 FR3075254 B1 FR 3075254B1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- damping device
- blade
- module
- assembly
- turbomachine
- 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.)
- Active
Links
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 title 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 title 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 claims abstract description 86
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 15
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 13
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 12
- 241000272165 Charadriidae Species 0.000 claims description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 5
- CREMABGTGYGIQB-UHFFFAOYSA-N carbon carbon Chemical compound C.C CREMABGTGYGIQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000011203 carbon fibre reinforced carbon Substances 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 claims 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 8
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 8
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 8
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 8
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 7
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 5
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 3
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 3
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 1
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052961 molybdenite Inorganic materials 0.000 description 1
- CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N molybdenum disulfide Chemical compound S=[Mo]=S CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052982 molybdenum disulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 229920003223 poly(pyromellitimide-1,4-diphenyl ether) Polymers 0.000 description 1
- 230000036316 preload Effects 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 210000003462 vein Anatomy 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
- F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
- F01D25/04—Antivibration arrangements
-
- 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
- F05D2220/00—Application
- F05D2220/30—Application in turbines
- F05D2220/36—Application in turbines specially adapted for the fan of turbofan 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
- F05D2260/96—Preventing, counteracting or reducing vibration or noise
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
L'invention porte sur ensemble (1) pour turbomachine comprenant : • un premier module rotor (2) comprenant une première aube (20), • un deuxième module rotor (3), relié au premier module rotor (2), et comprenant une deuxième aube de longueur inférieure à la première aube (20), et • un dispositif amortisseur (4) s'étendant suivant au moins une composante selon un axe longitudinal (X-X) de turbomachine, caractérisé en ce que le dispositif amortisseur (4) est annulaire en s'étendant circonférentiellement autour de l'axe longitudinal (X-X) de turbomachine et en ce que le dispositif amortisseur (4) comprend une première surface (40) en appui contre le premier module (2) ainsi qu'une deuxième surface (42) en appui contre le deuxième module (3), de sorte à coupler les modules (2, 3) en vue d'amortir leurs mouvements vibratoires respectifs en fonctionnement.
Description
DOMAINE TECHNIQUE
L’invention concerne un ensemble comprenant un module rotor de turbomachine.
L’invention vise plus spécifiquement un ensemble pour turbomachine comprenant deux modules rotor et un dispositif amortisseur.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Un module rotor de turbomachine comprend généralement un ou plusieurs étage(s), chaque étage comprenant un disque centré sur un axe longitudinal de turbomachine, correspondant à l’axe de rotation du module rotor. La mise en rotation du disque est généralement assurée par un arbre rotatif auquel il est relié solidairement, par exemple au moyen d’un tourillon de module rotor, l’arbre rotatif s’étendant selon l’axe longitudinal de la turbomachine. Des aubes sont montées à la périphérie externe du disque, et réparties circonférentiellement, de manière régulière autour de l’axe longitudinal. Chaque aube s’étend depuis le disque, et comprend en outre une pale, une plateforme, une échasse et un pied. Le pied est encastré dans un logement du disque configuré à cet effet, la pale est balayée par un flux traversant la turbomachine, et la plateforme forme une portion de la surface interne de la veine de flux.
Le domaine de fonctionnement d’un module rotor est limité, notamment à cause de phénomènes aéroélastiques. Les modules rotor de turbomachines modernes, qui possèdent une charge aérodynamique élevée, et un nombre réduit d’aubes, sont plus sensibles à ce type de phénomènes. En particulier, ils présentent des marges réduites entre les zones de fonctionnement sans instabilité et les zones instables. Il est néanmoins impératif de garantir une marge suffisante entre le domaine de stabilité et celui de l’instabilité, ou de démontrer que le module rotor peut fonctionner dans la zone d’instabilité sans dépasser sa limite d’endurance. Ceci permet de garantir un fonctionnement sans risque dans toute la vie et tout le domaine de fonctionnement de la turbomachine.
Le fonctionnement dans la zone d’instabilité se caractérise par un couplage entre le fluide et la structure, le fluide apportant l’énergie à la structure, et la structure répondant sur ses modes propres à des niveaux pouvant dépasser la limite d’endurance du matériau constituant l’aube. Ceci génère des instabilités vibratoires qui accélèrent l’usure du module rotor, et diminuent sa durée de vie.
Afin de limiter ces phénomènes, il est connu de mettre en place un système amortissant la réponse dynamique de l’aube, afin de garantir que celle-ci ne dépasse pas la limite d’endurance du matériau quel que soit le point de fonctionnement du module rotor. Cependant, la plupart des systèmes connus de l’art antérieur s’attachent à amortir des modes de vibration à déphasage non nul, et caractérisant une réponse asynchrone des aubes aux sollicitations aérodynamiques. De tels systèmes ont par exemple été décrits dans les documents FR 2 949 142, EP 1 985 810 et FR 2 923 557, au nom de la Demanderesse. Ces systèmes sont tous configurés pour être logés entre la plateforme et le pied de chaque aube, dans le logement délimité par les échasses respectives de deux aubes successives. Par ailleurs, de tels systèmes fonctionnent lorsque deux plateformes d’aubes successives se déplacent l’une par rapport à l’autre, par dissipation de l’énergie de vibration, par exemple par frottement.
Cependant, ces systèmes sont totalement inefficaces pour amortir les modes de vibration présentant un déphasage nul faisant participer les aubes et la ligne rotor, c’est-à-dire son arbre rotatif. De tels modes se caractérisent par une flexion des aubes de rotor avec un déphasage inter-aube nul impliquant un moment non nul sur l’arbre rotatif. En outre, il s’agit d’un mode couplé entre l’aube, le disque, et l’arbre rotatif. Plus précisément, la torsion au sein du module rotor, résultant par exemple d’efforts inverses entre un rotor de turbine et un rotor de compresseur, aboutissent à des mouvements de flexion des aubes par rapport à leur attache avec le disque. Ces mouvements sont d’autant importants que l’aube est grande, et que l’attache est souple.
Il existe donc un besoin d’un système amortisseur pour rotor de turbomachine permettant de limiter les instabilités générées par tous les modes de vibration tels que précédemment décrits.
RESUME DE L’INVENTION
Un but de l’invention est d’amortir les modes de vibration à déphasage nul pour tous types de modules rotor de turbomachine.
Un autre but de l’invention est d’influencer l’amortissement des modes de vibration à déphasage non nul, pour tous types de modules rotor de turbomachine.
Un autre but de l’invention est de proposer une solution d’amortissement simple et facile à mettre en œuvre.
L’invention propose notamment un ensemble pour turbomachine comprenant :
• un premier module rotor comprenant une première aube, • un deuxième module rotor, relié au premier module rotor, et comprenant une deuxième aube de longueur inférieure à la première aube, et • un dispositif amortisseur s’étendant suivant au moins une composante selon un axe longitudinal de turbomachine, caractérisé en ce le dispositif amortisseur est annulaire en s’étendant circonférentiellement autour de l’axe longitudinal de turbomachine, et en ce que le dispositif amortisseur comprend une première surface en appui contre le premier module ainsi qu’une deuxième surface en appui contre le deuxième module, de sorte à coupler les modules en vue d’amortir leurs mouvements vibratoires respectifs en fonctionnement.
Le couplage mécanique entre le premier et le deuxième module rotor permet d’augmenter la rigidité tangentielle de la liaison entre ces deux rotors, tout en autorisant une certaine souplesse axiale et radiale du dispositif amortisseur afin de maximiser le contact entre les différents éléments de l’ensemble. Ceci permet de limiter les instabilités liées au mode de vibration à déphasage nul, mais aussi de participer à l’amortissement des modes de vibration à déphasage non nul. En outre, un tel ensemble présent l’avantage d’une intégration facile au sein de turbomachines existantes, que ce soit lors de la fabrication ou lors de maintenance. En effet, le caractère annulaire du dispositif amortisseur permet de réduire son encombrement entre les deux modules motor.
L’ensemble selon l’invention peut en outre comprendre les caractéristiques suivantes prises seules ou en combinaison :
- le dispositif amortisseur est une languette annulaire, dont la section est en forme de V, une surface externe d’une première branche du V formant la première surface en appui contre le premier module rotor, une surface externe d’une deuxième branche du V formant la deuxième surface en appui contre la deuxième module rotor,
- le premier module rotor comprend un disque centré sur l’axe longitudinal de turbomachine, la première aube étant montée à la périphérie externe du disque duquel elle s’étend, et comprenant en outre une pale, une plateforme, une échasse et un pied encastré dans un logement du disque, et le deuxième module comprend une virole comprenant une extension circonférentielle s’étendant vers la plateforme de la première aube, une virole de fixation étant frettée sur l’extension circonférentielle, la première surface du dispositif amortisseur étant en appui sur une surface radialement interne de la plateforme de la première aube, la deuxième surface du dispositif amortisseur étant en appui sur la virole de fixation,
- le premier module rotor comprend un disque centré sur l’axe longitudinal de turbomachine, la première aube étant montée à la périphérie externe du disque duquel elle s’étend, et comprenant en outre une pale, une plateforme, une échasse et un pied encastré dans un logement du disque, et le deuxième module comprend une virole comprenant une extension circonférentielle s’étendant vers la plateforme de la première aube, ladite extension étant porteuse de léchette radiales d’étanchéité, la première surface du dispositif amortisseur étant en appui sur une surface radialement interne de la plateforme de la première aube, la deuxième surface du dispositif amortisseur étant en appui sur les léchettes d’étanchéité,
- les surfaces d’appui du dispositif amortisseur et les surfaces de la plateforme et des léchettes radiales d’étanchéité sont traitées, par exemple par un dépôt carbone-carbone, de sorte à garantir leurs appuis respectifs,
- le dispositif amortisseur comprend un revêtement de type dissipatif, définissant les surfaces d’appui,
- le dispositif amortisseur comprend un revêtement de type viscoélastique,
- le dispositif amortisseur comprend des alésages destinés à alléger le dispositif amortisseur,
- le dispositif amortisseur comprend des inserts, par exemple de type métallique, destinés à alourdir le dispositif amortisseur, et
- le premier module est une soufflante, et le deuxième module est un compresseur, par exemple un compresseur basse pression.
L’invention porte également sur une turbomachine comprenant un ensemble tel que précédemment décrit.
L’invention porte en outre sur un dispositif amortisseur annulaire s’étendant circonférentiellement autour d’un axe longitudinal de turbomachine, et comprenant une première surface configurée pour être en appui contre un premier module rotor ainsi qu’une deuxième surface configurée pour être en appui contre un deuxième module rotor d’un ensemble tel que précédemment décrit, de sorte à coupler les modules en vue d’amortir leurs mouvements vibratoires respectifs en fonctionnement.
L’invention porte enfin sur un procédé de montage d’un ensemble tel que précédemment décrit, comprenant les étapes de :
• disposition du dispositif amortisseur entre le premier module rotor et le deuxième module rotor de sorte à ce qu’une première surface du dispositif amortisseur soit en appui contre le premier module, et qu’une deuxième surface soit en appui contre le deuxième module, et • précontrainte du dispositif amortisseur contre les modules, de sorte à les coupler en vue d’amortir leurs mouvements vibratoires respectifs en fonctionnement.
DESCRIPTIF RAPIDE DES FIGURES
D’autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et en regard des dessins annexés donnés à titre d’exemple non limitatif et sur lesquels :
- la figure 1 est une vue en coupe schématique d’un exemple de réalisation de l’ensemble selon l’invention,
- la figure 2 est une vue de face d’un module rotor soumis à des vibrations tangentielles dont le mode de flexion est à déphasage nul,
- la figure 3a illustre schématiquement des déplacements tangentiels de modules rotors de turbomachine, en fonction de la position desdits modules le long d’un axe de turbomachine,
- la figure 3b est un agrandissement en perspective schématique de l’interface entre deux modules rotor de turbomachine illustrant ses déplacements tangentiels relatifs desdits modules rotor,
- la figure 4 illustre schématiquement un premier exemple de réalisation d’un dispositif amortisseur selon l’invention,
- la figure 5 illustre schématiquement un agrandissement d’un deuxième exemple de réalisation d’un dispositif amortisseur selon l’invention,
- la figure 6 illustre schématiquement une partie d’un autre exemple de réalisation d’un ensemble selon l’invention, et
- la figure 7 est un organigramme détaillant un exemple de réalisation d’un procédé de montage selon l’invention.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION
Un exemple de réalisation d’un ensemble 1 selon l’invention va maintenant être décrit, en référence aux figures.
En référence aux figures 1 et 3a, un tel ensemble 1 comprend :
- un premier module rotor 2 comprenant une première aube 20,
- un deuxième module rotor 3, relié au premier module rotor 2, et comprenant une deuxième aube 30 de longueur inférieure à la première aube 20, et
- un dispositif amortisseur 4 qui s’étend suivant au moins une composante qui est selon un axe longitudinal X-X de turbomachine. En outre, le dispositif amortisseur 4 est annulaire en s’étendant circonférentiellement autour d’un axe longitudinal X-X de turbomachine, et comprenant une première surface 40 en appui contre le premier module 2 ainsi qu’une deuxième surface 42 en appui contre le deuxième module 3, de sorte à coupler les modules 2, 3 en vue d’amortir leurs mouvements vibratoires respectifs en fonctionnement.
En référence aux figures 1 et 3a, le premier module rotor est une soufflante
2, et le deuxième module rotor est un compresseur basse pression 3, situé immédiatement en aval de la soufflante 2.
La soufflante 2 et le compresseur basse pression 3 comprennent un disque 21, 31 centré sur un axe longitudinal X-X de turbomachine, la première 20 et la seconde aube 30 étant respectivement montées à la périphérie externe du disque 21,31, et comprenant en outre une pale 23, 33, une plateforme 25, 35 une échasse 27, 37 et un pied 29, 39 encastré dans un logement 210, 310 du disque 21, 31. La distance séparant le pied 29, 39 de l’extrémité de la pale 23, 33 constitue les longueurs respectives de la première 20 et de la deuxième aube 30. La longueur de la première aube 20 et deuxième aube 30 est donc ici considérée comme sensiblement radialement par rapport à l’axe longitudinal X-X de rotation des modules rotor 2, 3. En fonctionnement, la pale 23, 33 est balayée par un flux 5 traversant la turbomachine, et la plateforme 25, 35 forme une portion de la surface interne de la veine de flux 5. De manière générale, comme visible sur les figures 2 et 3a, soufflante 2 et compresseur basse pression 3 comprennent une pluralité d’aubes 20, 30 réparties circonférentiellement autour de l’axe longitudinal X-X. Le compresseur basse pression 3 comprend en outre une virole annulaire 32 également centrée sur l’axe longitudinal X-X. La virole 32 comprend une extension circonférentielle 34, elle aussi annulaire, s’étendant vers la plateforme 25 de la première aube 20. Cette extension annulaire 34 est porteuse de léchettes radiales d’étanchéité 36 configurées pour prévenir les pertes de débit d’air depuis la veine de flux 5. De plus, la virole 32 est fixée au disque 21 de soufflante 2 au moyen d’attaches 22 réparties circonférentiellement autour de l’axe longitudinal X-X. De telles attaches peuvent par exemple être des liaisons boulonnées 22. Alternativement, de telles attaches 22 peuvent être réalisées par frettage auquel est associé un dispositif d’anti-rotation et/ou un système de verrouillage axial. Enfin, en référence à la figure 3a, l’ensemble formé de la soufflante 2 et du compresseur 3 est mis en rotation par un arbre rotatif 6, appelé arbre basse pression, auquel soufflante 2 et compresseur basse pression 3 sont solidairement reliés, au moyen d’un tourillon de rotor 60, l’arbre basse pression 6 étant également relié à une turbine basse pression 7, en aval de la turbomachine, et s’étendant selon l’axe longitudinal X-X de turbomachine.
En fonctionnement, la soufflante 2 aspire de l’air dont tout ou partie est compressé par le compresseur basse pression 3. L’air compressé circule ensuite dans un compresseur haute pression (non représenté) avant d’être mélangé à du carburant, puis enflammé au sein de la chambre de combustion (non représentée), pour enfin être successivement détendu dans la turbine haute (non représentée) et la turbine basse pression 7. Les efforts opposés de compression en amont, et de détente en aval, donnent lieu à des phénomènes aéroélastiques de flottement, qui couplent les efforts aérodynamiques sur les aubes 20, 30, et les mouvements de vibration en flexion et torsion dans les aubes 20, 30. Comme illustré en figure 2, ce flottement entraîne notamment des efforts de torsion intenses au sein de l’arbre basse pression 6 qui sont répercutés à la soufflante 2 et au compresseur basse pression 3. Les aubes 20, 30 sont alors soumises à des battements tangentiels, notamment selon un mode de vibration à déphasage nul. Il s’agit en effet d’un mode de flexion avec un déphasage inter-aube 20, 30 nul, impliquant un moment non nul sur l’arbre basse pression 6, dont la fréquence propre est environ une fois et demie supérieure à celle de première harmonique de vibration, et dont la déformée possède une ligne nodale à mi-hauteur de l’aube 20, 30. De telles vibrations limitent la tenue mécanique de la soufflante 2 et du compresseur basse pression 30, accélèrent l’usure de la turbomachine, et diminue sa durée de vie.
Comme visible sur la figure 3a, le déplacement tangentiel par flottement de l’aube 20 de soufflante 2 est différent de celui de la virole 32 de compresseur basse pression 3. En effet, la longueur des aubes 20 de soufflante 2 étant supérieure à celle des aubes 30 de compresseur basse pression 3, le moment de flexion tangentielle entraîné par les battements d’aube 20 de soufflante 2 est bien supérieur à celui entraîné par les battements d’aube 30 de compresseur basse pression 3. En outre, la raideur de montage au sein la de soufflante 2 est différente de celle de montage au sein du compresseur 3. En référence à la figure 3b, cet écart de battements tangentiels est notamment visible à l’interface entre la plateforme 25 d’une aube 20 de soufflante 2, et des léchettes d’étanchéité 36 de virole 32.
Dans un premier mode de réalisation, en référence à la figure 1, le dispositif amortisseur 4 est logé sous la plateforme 25 d’une aube 20 de soufflante 2, entre l’échasse 27 et la virole 32 de compresseur basse pression 3. En outre, le compresseur basse pression 3 comprend une virole de fixation 38 annulaire, frettée sur l’extension circonférentielle 34 de virole 32 de compresseur basse pression 3. Alternativement, la virole de fixation 38 peut être assemblée à l’extension circonférentielle 34 de virole 32 par l’intermédiaire de fixations telles que celles assurées par des doigts radiaux (non représentés) appartenant à ladite virole de fixation 38 et vissées à ladite extension 34.
Les léchettes 36 comprennent de manière traditionnelle des extrémités libres sensiblement radiales d’étanchéité pour être en regard d’un stator. Ici, les léchettes 36 comportent une racine annulaire qui relie ces extrémités à l’extension circonférentielle 34 de virole 32.
La première surface 40 est externe au dispositif amortisseur 4, et en appui contre la soufflante 2 au niveau de la surface interne 250 de la plateforme 25 de l’aube 20 de soufflante 2, et la deuxième face 42 est également externe au dispositif amortisseur 4, et en appui sur la virole de fixation 38. Ceci assure un couplage tangentiel de raideur importante entre soufflante 2 et compresseur basse pression 3, de sorte à réduire les vibrations tangentielles précédemment décrites. Le couplage est d’ailleurs d’autant important que la zone au sein de laquelle le dispositif amortisseur 4 est disposé présente les déplacements tangentiels relatifs les plus élevés pour le mode à déphasage nul considéré, comme illustré en figures 3a et 3b. Typiquement, ces déplacements relatifs sont de l’ordre de quelques millimètres. Pour autant, le dispositif amortisseur 4 conserve également avantageusement une efficacité sur les modes vibratoires des aubes 20 de soufflante 2 à déphasage non nul.
Dans les réalisations illustrées sur les figures 1, 4 et 5, le dispositif amortisseur 4 est une languette annulaire, dont la section est en forme de V. La surface radialement externe 40 de la première branche 41 du V formant la première surface 40 en appui contre la soufflante 2, la surface externe 42 de la deuxième branche 43 du V formant la deuxième surface 42 en appui contre le compresseur basse pression 3. La structure en languette permet avantageusement de réduire l’encombrement du dispositif amortisseur 4, au sein de l’ensemble 1. En outre, la structure en V permet d’augmenter la surface de contact entre soufflante 2 et dispositif amortisseur 4 d’une part, et entre dispositif amortisseur 4 et compresseur basse pression 3 d’autre part. Cette configuration favorise donc le couplage entre ces deux éléments rotors, en vue d’amortir leurs mouvements vibratoires.
En vue de faciliter le montage, la languette annulaire 4 ne constitue pas un anneau d’une seule pièce, mais est fendue de sorte à définir deux extrémités 44, 46 en regard l’une de l’autre.
Les sollicitations mécaniques en fonctionnement sont telles que de légers mouvements tangentiels, axiaux et radiaux du dispositif amortisseur 4 sont à prévoir. Ces mouvements sont notamment dus aux battements tangentiels à amortir, mais aussi au chargement centrifuge de l’ensemble 1. Il est nécessaire que ces mouvements n’usent pas les aubes 20 ou la virole 32, dont les revêtements sont relativement fragiles. A cet égard, les surfaces d’appui 40, 42 du dispositif amortisseur peuvent être traitées par lubrification sèche, en vue de pérenniser la valeur du coefficient de frottement entre dispositif amortisseur 4 et compresseur basse pression 3 et/ou plateforme 25 d’aube 20. Cette lubrification est par exemple de type MoS2.
En vue d’améliorer l’appui, le dispositif amortisseur 4 comprend, dans un deuxième mode de réalisation, un revêtement additionnel 48, 49, comme visible sur la figure 5, définissant les surfaces d’appui 40, 42. De manière générale, un tel revêtement 48, 49 est configuré pour diminuer le frottement et/ou l’usure des pièces moteur entre le dispositif amortisseur 4 et les modules rotor 2, 3.
Ce revêtement 48,49 est par exemple de type dissipatif 48 et/ou viscoélastique et/ou amortissant. Le revêtement dissipatif 48 comprend alors un matériau choisi parmi ceux présentant des propriétés mécaniques similaires à celles du vespel, du téflon ou de toute autre matière à propriétés lubrifiantes. De manière plus générale le matériau possède un coefficient de frottement compris entre 0.3 et 0.07. Une trop grande souplesse ne permettrait pas d’amortir le mode à déphasage nul, puisque les déplacements relatifs de la soufflante 2 et du compresseur basse pression 3 aboutiraient à des frottements et/ou oscillations entre un état « collé » et un état « glissant » du dispositif amortisseur 4. En outre, le revêtement frotteur 48 constitue une alternative efficace au traitement lubrification sèche, qui nécessite d’être mise en œuvre régulièrement.
Alternativement, ce revêtement 48, 49 est de type viscoélastique 49. Un tel revêtement 49 comprend alors avantageusement un matériau ayant des propriétés similaires à celles d’un matériau tel que ceux de la gamme ayant l’appellation commerciale « SMACTANE® », par exemple un matériau de type « SMACTANE® 70 ». Une autre manière d’augmenter la raideur tangentielle de l’ensemble 1 est de suffisamment précontraindre le revêtement viscoélastique 44, par exemple lors du montage de l’ensemble 1, pour que le déplacement tangentiel relatif entre aube 20 et virole 32 se transforme en cisaillement viscoélastique du revêtement 44 seul.
Ces revêtements additionnels 48, 49 sont rapportés par collage au niveau des surfaces d’appui 40, 42.
Dans un détail de réalisation comme illustré sur la figure 4, l’amortissement par couplage tangentielle peut être ajusté en contrôlant la masse du dispositif amortisseur 4, ce qui influence l’inertie de cisaillement. Ce contrôle passe par des modifications de la masse du dispositif amortisseur 4. Cette masse peut être modifiée dans tout ou partie du dispositif amortisseur 4, typiquement en pratiquant des alésages 45 pour alléger, et/ou en ajoutant un ou plusieurs inserts 47, par exemple métalliques, pour alourdir. En outre, le contrôle de la masse du dispositif amortisseur 4 permet de régler son efficacité par l’intermédiaire des forces centrifuges qu’il subit en fonctionnement. Ce détail de réalisation à alésages et/ou insert peut correspondre à un troisième mode de réalisation.
Avantageusement, la combinaison du deuxième et du troisième mode de réalisation permet d’ajuster les efforts de contact entre le dispositif amortisseur 4 et la soufflante 2 ainsi que le compresseur basse pression 3. En effet, des efforts de contact trop élevés entre l’aube 20 de soufflante 2 et le dispositif amortisseur 4 limiteraient les dissipations des vibrations en fonctionnement.
Dans un quatrième mode de réalisation illustré sur la figure 6, le dispositif amortisseur 4 est un cylindre annulaire, dont la section est en forme de losange. La surface radialement externe 40 d’un premier côté du losange formant la première surface 40 en appui contre la soufflante 2, la surface externe 42 d’un deuxième côté du losange formant la deuxième surface 42 en appui contre le compresseur basse pression 3. La section en forme de losange est en effet plus dense que la section en V, ce qui permet d’augmenter le couplage mécanique entre soufflante 2 et compresseur basse pression 3, en favorisant la raideur tangentielle de l’ensemble
1.
En outre, la première surface 40 est en appui contre la soufflante 2 au niveau de la surface interne 250 de la plateforme 25 de l’aube 20 de soufflante 2, et la deuxième face 42 est également en appui sur les léchettes radiales d’étanchéité 36. Avantageusement, les surfaces d’appui 40, 42 du dispositif amortisseur 4, et les surfaces 250, 360 de la plateforme 25 et des léchettes radiales d’étanchéité 36 sont traitées de sorte à garantir leurs appuis respectifs. De manière encore plus avantageuse, le traitement consiste en un dépôt carbone-carbone qui assure un fort coefficient de frottement, tout en limitant l’usure des surfaces 250, 360 de la plateforme 25 et des léchettes radiales d’étanchéité 36. Cet appui est sur la racine des léchettes 36, c’est-à-dire à distance de leurs extrémités libres d’étanchéité.
En vue de faciliter le montage, le cylindre 4 ne constitue pas un anneau d’une seule pièce, mais est fendue de sorte à définir deux extrémités en regard l’une de l’autre.
Avantageusement, le dispositif amortisseur 4 comprend un matériau dense, de préférence de l’acier ou un alliage à base de nickel, de sorte à maximiser la raideur tangentielle du couplage entre la soufflante 2 et le compresseur basse pression 3.
Différents modes de réalisation de l’ensemble 1 selon l’invention ont été décrits dans le cas où le premier module rotor 2 est une soufflante, et le deuxième module rotor 3 est un compresseur basse pression.
Ceci n’est cependant pas limitatif, puisque le premier module rotor 2 peut également être un premier étage de compresseur, haute ou basse pression, et le deuxième module rotor 3 un deuxième étage dudit compresseur, successif au premier étage de compresseur, en amont ou en aval de ce-dernier. Alternativement, le premier module rotor 2 est un premier étage de turbine, haute ou basse pression, et le deuxième module rotor 3 un deuxième étage de ladite turbine, successif au premier étage de turbine, en amont ou en aval de ce-dernier.
Un procédé de montage d’un ensemble 1 selon l’un quelconque des modes de réalisation précédemment décrit va maintenant être détaillé, en référence à la figure 7.
Lors d’une première étape E1, le dispositif amortisseur 4 est disposé entre le premier module rotor 2 et le deuxième module rotor 3 de sorte à ce qu’une première surface 40 du dispositif amortisseur 4 soit en appui contre le premier module 2, et qu’une deuxième surface 42 soit en appui contre le deuxième module 3.
Lors d’une deuxième étape E2, le dispositif amortisseur 4 est précontraint contre le premier 2 et le deuxième module rotor 3 de sorte à les coupler en vue d’amortir leurs mouvements vibratoires respectifs en fonctionnement.
Un tel procédé de montage E est avantageusement favorisé par le caractère simple issu de la forme annulaire du dispositif d’amortissement 4. En effet, le dispositif d’amortissement 4 est simplement disposé au sein d’un ensemble 1 déjà monté, sans nécessiter l’ajout de liaisons, par exemple boulonnée, qui augmenteraient à la fois la masse de l’ensemble 1, et son temps de montage et/ou de maintenance.
Claims (13)
- REVENDICATIONS1. Ensemble (1) pour turbomachine comprenant :• un premier module rotor (2) comprenant une première aube (20), • un deuxième module rotor (3), relié au premier module rotor (2), et comprenant une deuxième aube (30) de longueur inférieure à la première aube (20), et • un dispositif amortisseur (4) s’étendant suivant au moins une composante selon un axe longitudinal (X-X) de turbomachine, caractérisé en ce que le dispositif amortisseur (4) est annulaire en s’étendant circonférentiellement autour de l’axe longitudinal (X-X) de turbomachine et en ce que le dispositif amortisseur (4) comprend une première surface (40) en appui contre le premier module (2) ainsi qu’une deuxième surface (42) en appui contre le deuxième module (3), de sorte à coupler les modules (2, 3) en vue d’amortir leurs mouvements vibratoires respectifs en fonctionnement.
- 2. Ensemble (1) selon la revendication 1, dans lequel le dispositif amortisseur (4) est une languette annulaire, dont la section est en forme de V, une surface externe (40) d’une première branche (41) du V formant la première surface (40) en appui contre le premier module rotor (2), une surface externe (42) d’une deuxième branche (43) du V formant la deuxième surface (42) en appui contre la deuxième module rotor (3).
- 3. Ensemble (1) selon l’une des revendications 1 ou 2, dans lequel :• le premier module rotor (2) comprend un disque (21) centré sur l’axe longitudinal (X-X) de turbomachine, la première aube (20) étant montée à la périphérie externe du disque (21) duquel elle s’étend, et comprenant en outre une pale (23), une plateforme (25), une échasse (27) et un pied (29) encastré dans un logement (210) du disque (21), et • le deuxième module (3) comprend une virole (32) comprenant une extension circonférentielle (34) s’étendant vers la plateforme (25) de la première aube (20), une virole de fixation (38) étant frettée sur l’extension circonférentielle (34), la première surface (40) du dispositif amortisseur (4) étant en appui sur une surface radialement interne (250) de la plateforme (25) de la première aube (20), la deuxième surface (42) du dispositif amortisseur (4) étant en appui sur la virole de fixation (38).
- 4. Ensemble (1) selon l’une des revendications 1 ou 2, dans lequel :• le premier module rotor (2) comprend un disque (21) centré sur l’axe longitudinal (X-X) de turbomachine, la première aube (20) étant montée à la périphérie externe du disque (21) duquel elle s’étend, et comprenant en outre une pale (23), une plateforme (25), une échasse (27) et un pied (29) encastré dans un logement (210) du disque (21), et • le deuxième module (3) comprend une virole (32) comprenant une extension circonférentielle (34) s’étendant vers la plateforme (25) de la première aube (20), ladite extension (34) étant porteuse de léchette radiales d’étanchéité (36), la première surface (40) du dispositif amortisseur (4) étant en appui sur une surface radialement interne (250) de la plateforme (25) de la première aube (20), la deuxième surface (42) du dispositif amortisseur (4) étant en appui sur les léchettes d’étanchéité (36).
- 5. Ensemble (1) selon la revendication 4, dans lequel les surfaces d’appui (40, 42) du dispositif amortisseur (4) et les surfaces (250, 360) de la plateforme (25) et des léchettes radiales d’étanchéité (36) sont traitées, par exemple par un dépôt carbone-carbone, de sorte à garantir leurs appuis respectifs.
- 6. Ensemble (1) selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel le dispositif amortisseur (4) comprend un revêtement (48) de type dissipatif, définissant les surfaces d’appui (40, 42).
- 7. Ensemble (1) selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel le dispositif amortisseur (4) comprend un revêtement (49) de type viscoélastique.
- 8. Ensemble (1) selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel le dispositif amortisseur (4) comprend des alésages destinés (45) à alléger le dispositif amortisseur (4).
- 9. Ensemble (1) selon l’une des revendications 1 à 8, dans lequel le dispositif amortisseur (4) comprend des inserts (47), par exemple de type métallique, destinés à alourdir le dispositif amortisseur (4).
- 10. Ensemble (1) selon l’une des revendications 1 à 9, dans lequel le premier module (2) est une soufflante, et le deuxième module (3) est un compresseur basse pression.
- 11. Turbomachine comprenant un ensemble (1) selon l’une des revendications 1 à10.
- 12. Dispositif amortisseur (4) annulaire s’étendant circonférentiellement autour d’un axe longitudinal (X-X) de turbomachine, et comprenant une première surface (40) configurée pour être en appui contre un premier module rotor (2) ainsi qu’une deuxième surface (42) configurée pour être en appui contre un deuxième module rotor (3) d’un ensemble (1) selon l’une des revendications 1 à 10, de sorte à coupler les modules (2, 3) en vue d’amortir leurs mouvements vibratoires respectifs en fonctionnement.
- 13. Procédé de montage (E) d’un ensemble (1) selon l’une des revendications 1 à 10, comprenant les étapes de :• disposition (E1) du dispositif amortisseur (4) entre le premier module rotor (2) et le deuxième module rotor (3) de sorte à ce qu’une première surface (40) du dispositif amortisseur (4) soit en appui contre le premier module (2), et qu’une deuxième surface (42) soit en appui contre le deuxième module (3), et • précontrainte du dispositif amortisseur (4) contre les modules (2, 3), de sorte à les coupler en vue d’amortir leurs mouvements vibratoires respectifs en fonctionnement.
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1762545A FR3075254B1 (fr) | 2017-12-19 | 2017-12-19 | Dispositif amortisseur |
| CN201880087214.3A CN111615584B (zh) | 2017-12-18 | 2018-12-18 | 阻尼装置 |
| EP18833974.1A EP3728794B1 (fr) | 2017-12-18 | 2018-12-18 | Dispositif amortisseur |
| PCT/FR2018/053375 WO2019122691A1 (fr) | 2017-12-18 | 2018-12-18 | Dispositif amortisseur |
| US16/955,518 US11536157B2 (en) | 2017-12-18 | 2018-12-18 | Damping device |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1762545 | 2017-12-19 | ||
| FR1762545A FR3075254B1 (fr) | 2017-12-19 | 2017-12-19 | Dispositif amortisseur |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3075254A1 FR3075254A1 (fr) | 2019-06-21 |
| FR3075254B1 true FR3075254B1 (fr) | 2019-11-22 |
Family
ID=61132766
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR1762545A Active FR3075254B1 (fr) | 2017-12-18 | 2017-12-19 | Dispositif amortisseur |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3075254B1 (fr) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2888876B1 (fr) * | 2005-07-21 | 2011-04-01 | Snecma | Dispositif d'amortissement des vibrations d'un rotor dans une turbomachine |
| FR2918109B1 (fr) * | 2007-06-26 | 2013-05-24 | Snecma | Roue mobile pour un turboreacteur et turboreacteur la comportant |
| FR3021348B1 (fr) * | 2014-05-20 | 2016-06-10 | Snecma | Rotor de turbine pour un moteur a turbine a gaz |
| WO2016059348A1 (fr) * | 2014-10-15 | 2016-04-21 | Snecma | Ensemble rotatif pour turbomachine comprenant une virole de rotor auto-portee |
-
2017
- 2017-12-19 FR FR1762545A patent/FR3075254B1/fr active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3075254A1 (fr) | 2019-06-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3724455B1 (fr) | Dispositif amortisseur | |
| EP1605139B1 (fr) | Turbomachine avec moyens de retenue axiale du rotor | |
| CA2635639A1 (fr) | Dispositif amortisseur pour stator de turbomachine | |
| FR3075284A1 (fr) | Dispositif amortisseur | |
| EP2459884A2 (fr) | Secteur de virole exterieure pour couronne aubagee de stator de turbomachine d'aeronef, comprenant des cales amortisseuses de vibrations | |
| CA2908363C (fr) | Disque de soufflante pour un turboreacteur et turboreacteur | |
| FR3026774A1 (fr) | Turbomachine comportant un dispositif de freinage du rotor de soufflante. | |
| FR2971022A1 (fr) | Etage redresseur de compresseur pour une turbomachine | |
| EP3728794B1 (fr) | Dispositif amortisseur | |
| FR3075254B1 (fr) | Dispositif amortisseur | |
| FR3075253B1 (fr) | Dispositif amortisseur | |
| EP3976926B1 (fr) | Ensemble pour turbomachine avec amortisseur | |
| FR3075283B1 (fr) | Dispositif amortisseur | |
| FR3096729A1 (fr) | Ensemble pour turbomachine | |
| EP3976928B1 (fr) | Ensemble pour turbomachine et turbomachine | |
| FR3096732A1 (fr) | Ensemble pour turbomachine | |
| FR2712631A1 (fr) | Ailette de rotor et ensemble ailettes-disque de rotor comportant une telle ailette. | |
| FR3096733A1 (fr) | Ensemble pour turbomachine | |
| WO2020239803A1 (fr) | Ensemble pour turbomachine | |
| FR3096730A1 (fr) | Ensemble pour turbomachine | |
| FR3042215B1 (fr) | Structure pour turbomachine comportant des moyens de retention axiale de bague exterieure de palier de roulement | |
| FR2948737A1 (fr) | Secteur de virole exterieure pour couronne aubagee de stator de turbomachine d'aeronef, comprenant des cales amortisseuses de vibrations | |
| FR3102205A1 (fr) | Rotor de turbomachine à masselotte | |
| FR3093767A1 (fr) | Couplage curvique pour turbomachine d’aéronef | |
| FR2962481A1 (fr) | Amortisseur de vibrations a bras de levier pour aube d'un rotor de moteur a turbine a gaz |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20190621 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 4 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 5 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 6 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 7 |