FR3083568A1 - Dispositif de fixation de bandes d'usure a chauffage localise - Google Patents

Dispositif de fixation de bandes d'usure a chauffage localise Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un dispositif (10) destiné à la fixation d'une bande d'usure sur au moins une face de contact d'une aube de rotor de turbomachine, qui comporte des moyens de production de chaleur (36) destinés à activer un produit de fixation de la bande d'usure sur l'aube, caractérisé en ce que lesdits moyens de production de chaleur (36) sont réalisées de manière à produire de la chaleur uniquement sur ladite bande d'usure et ladite au moins une face de contact de l'aube.

Description

DISPOSITIF DE FIXATION DE BANDES D'USURE A CHAUFFAGE LOCALISE
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
L'invention concerne le domaine des bandes d'usure appliquées sur des pieds d'aubes de machines tournantes.
L'invention concerne plus particulièrement un dispositif permettant la réparation d'une bande d'usure liée à une surface d'une aube de moteur à turbine à gaz.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
Les aubes, et en particulier les aubes de soufflante dans les turbomachines aéronautiques sont des pièces mécaniques extrêmement sollicitées. Pour cette raison, le pied d'aube qui est la partie de maintien de l'aube est une partie particulièrement critique de la pièce.
Le pied d'aube comporte des surfaces de contact avec le disque de rotor, ou portées, qui sont soumises en fonctionnement à des pressions et des températures élevées. Pour réduire les contraintes et notamment les contraintes de cisaillement qui sont appliquées sur les portées des pieds d'aube, on utilise de manière connue des bandes d'usure.
Une bande d'usure est soumise à usure et elle est ainsi susceptible d'être endommagée au fur et à mesure de l'utilisation de la turbomachine, ce qui amène à remplacer la bande d'usure endommagée par une bande d'usure neuve.
Selon un mode de réalisation, la solidarisation d'une bande d'usure s'effectue par collage en autoclave.
Ce passage en autoclave implique un chauffage de l'aube sur laquelle la bande d'usure est destinée à être montée,
Cependant, ce chauffage peut provoquer des dégradations sur l'aube, comme par exemple un écaillement de la peinture ou une modification des propriétés mécaniques du matériau constituant l'aube.
L'invention a pour but de proposer un dispositif permettant la mise en place de bandes d'usure sur une aube qui limite, voire n'implique pas, de dégradations sur l'aube.
EXPOSÉ DE L'INVENTION
L'invention concerne un dispositif destiné à la fixation d'une bande d'usure sur au moins une face de contact d'une aube de rotor de turbomachine, qui comporte des moyens de production de chaleur destinés à activer un produit de fixation de la bande d'usure sur l'aube, caractérisé en ce que lesdits moyens de production de chaleur sont réalisées de manière à produire de la chaleur uniquement sur ladite bande d'usure et ladite au moins une face de contact de l'aube.
De préférence, le dispositif comporte une structure fixe et un patin associé à ladite bande d'usure qui exerce sur ladite bande d'usure et sur ladite au moins une face de contact un effort de pression.
De préférence, le patin porte lesdits moyens de production de chaleur.
De préférence, lesdits moyens de production de chaleur consistent en un dispositif choisi parmi une cartouche chauffante, un système à induction, ou un fil résistif.
De préférence, le patin est monté mobile par rapport à la structure selon une direction perpendiculaire à ladite au moins une face de contact sur laquelle ladite bande d'usure est destinée à être fixée et la structure comporte des moyens pour presser le patin contre ladite bande d'usure et ladite face de contact.
De préférence, le patin porte un tapis recouvrant une face de contact qui est située en face de la face de contact sur laquelle ladite bande d'usure est destinée à être fixée.
De préférence, la structure comporte des moyens pour éloigner le patin par rapport à une position de contact avec ladite face de contact.
De préférence, la structure délimite un logement dans lequel au moins une partie de l'aube est reçue et le patin délimite en partie le logement.
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De préférence, le dispositif comporte des moyens de confinement thermique délimitant un volume dans lequel sont reçus ledit patin, ladite bande d'usure et une partie de l'aube comprenant ladite au moins une face de contact
De préférence, ladite aube comporte une extrémité de pied comportant deux faces de contact longitudinales et deux deuxièmes faces de contact situées aux extrémités longitudinales de l'extrémité de pied, et la structure comporte un patin associé à chaque face longitudinale et un patin associé à chaque deuxième face de contact.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux figures annexées parmi lesquelles :
la figure 1 est une représentation schématique en perspective d'un dispositif de fixation de bande d'usure selon l'invention ;
la figure 2 est une vue similaire à celle de la figure 1 montrant l'aube en cours d'assemblage sur la structure fixe la figure 3 est une vue similaire à celle de la figure 2, dans laquelle l'aube est montée sur la structure fixe la figure 4 est une vue similaire à celle de la figure 3, montrant une variante de réalisation du dispositif de fixation comportant des moyens de confinement thermique.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
On a représenté aux figures un dispositif 10 destiné à la fixation de bandes d'usure sur une aube 12 de turbomachine.
L'aube 12 qui est représentée notamment à la figure 2, est par exemple une aube de soufflante de turbomachine et elle comporte une première extrémité 14, communément appelée pied, par laquelle l'aube 12 est fixée à un disque de rotor de la turbomachine, et une pale 16 qui s'étend radialement dans le prolongement du pied 14.
Le pied 14 comporte des faces 18 qui sont destinées à venir en contact avec des faces associées du disque de rotor. Des bandes d'usure sont fixées sur ces faces 18 de contact du pied 14 pour les protéger de l'usure en fonctionnement.
Dans la description qui va suivre on fera référence à la fixation de bandes d'usure sur le pied 14 de l'aube 12.
Ici, les bandes d'usure sont fixées sur des premières faces de contact 18 qui sont des faces supérieures longitudinales du pied 14, que l'on appelle communément portées intrados et extrados, ainsi que sur des deuxièmes faces de contact 20 qui sont situées aux extrémités du pied 14 et qui sont communément appelées butées de bord d'attaque et de bord de fuite.
Il sera compris que l'invention n'est pas limitée à ce mode de réalisation et qu'elle peut aussi concerner un dispositif de fixation de bandes d'usure sur une autre partie de l'aube 12.
Ainsi, même si cela n'est pas représenté aux figures, l'invention peut aussi concerner la fixation de bandes d'usures placées en haut d'une partie de l'aube 12 appelée échasse, qui assure la liaison du pied 14 avec la pale 16. Les bandes d'usure sont alors fixées au niveau des faces de Péchasse qui sont destinées à venir en contact avec des plateformes inter-aubes de la turbomachine.
Le dispositif 10 de fixation comporte une structure 22 fixe sur laquelle l'aube 12 est montée et qui réalise le maintien de l'aube 12 en position.
La structure 22 délimite un logement 24 complémentaire de la partie de l'aube 12 qui est destinée à recevoir la, ou les bandes d'usure, c'est-à-dire ici que le logement est complémentaire du pied 14 de l'aube 12.
Le logement 24 est ainsi allongé selon la direction longitudinale et il est ouvert vers le haut pour permettre le passage du reste de la pale 16.
La structure 22 comporte un appui inférieur non visible aux figures, sur lequel le pied 14 vient en appui vers le bas lorsque le pied 14 est reçu dans le logement 24.
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La structure 22 comporte aussi deux patins latéraux 26 qui sont destinés à venir en appui contre les faces de contact longitudinales 18 du pied 14.
Chaque patin latéral 26 est monté mobile par rapport à la structure 22, pour agrandir la taille du logement 24 afin de permettre notamment l'introduction du pied 14 dans le logement 24 et aussi pour que le patin latéral 26 exerce sur la face de contact longitudinale 18 qui lui est associée un effort d'appui.
La structure 22 comporte ainsi des bras 28 qui sont fixes et qui sont associés à chaque patin latéral 26. Ces bras 28 réalisent ici un guidage du patin latéral 26 dans un mouvement de coulissement selon une direction orientée sensiblement perpendiculairement à la face de contact longitudinale 18 associée.
Des ressorts (non représentés) comprimés entre les bras 28 et le patin latéral 26 exercent un effort sur le patin latéral 26 le pressant contre la face de contact longitudinale 18 associée.
L'effort de pression du patin latéral 26 contre la face de contact longitudinale 18 permet d'exercer une pression d'appui des bandes d'usure sur la face de contact longitudinale 18 et aussi cet effort de pression permet de maintenir le pied 14 et donc l'aube 12 en position sur la structure 22.
Des vis 30 permettent de compresser les ressorts afin de dégager le patin latéral 26, pour permettre l'introduction du pied 14 dans le logement 24.
Il sera compris que l'invention n'est pas limitée à ces solutions techniques et que le guidage de chaque patin latéral 26 par rapport à la structure 22 peut suivre toute autre trajectoire, notamment un arc de cercle. Aussi, d'autres moyens que les ressorts peuvent permettre d'exercer un effort sur le patin latéral 26, comme par exemple un vérin pneumatique ou électrique.
La structure 22 comporte aussi des patins d'extrémité longitudinale 32, 34 dont chacun est destiné à venir en appui longitudinalement contre l'une des deux deuxièmes faces de contact 20.
L'un 34 de ces patins d'extrémité longitudinale, ici celui de droite aux figures, est apte à être escamoté, comme on peut le voir à la figure 2, pour dégager une extrémité longitudinale du logement 24, afin de permettre d'introduire, ou d'extraire, le pied 14 dans/du le logement 24 selon un mouvement de translation longitudinale, de manière similaire au montage du pied 14 sur le disque de rotor.
Selon un autre mode de réalisation, l'introduction du pied 14 dans le logement 24 s'effectue selon un mouvement de translation verticale, les patins latéraux 26 sont alors mobiles selon la destination transversale pour permettre le passage du pied 14 entre eux. Aussi, les patins 34 d'extrémité longitudinale peuvent s'écarter pour limiter les risques de frottement entre les patins et le pied 14, qui risqueraient d'endommager le pied 14.
Un système à ressort précontraint permet d'exercer une action de serrage longitudinal du pied 14 entre les deux patins d'extrémité longitudinale 32, 34.
Selon un mode de réalisation préféré, chacun des patins latéraux 26 et des patins d'extrémité longitudinale 32, 34 presse une bande d'usure contre une face de contact longitudinale 18 ou contre une face d'échasse 20, respectivement, en plus du maintien du pied 14 dans le logement 24.
L'effort de pression résultant de la pression des ressorts sur chaque patin 26, 32, 34, sert à presser la bande d'usure sur sa face d'application associée.
Chaque patin 26, 32, 34 comporte une face d'appui qui est située en face de la face de contact 18, 20 sur laquelle ladite bande d'usure est destinée à être fixée de.
Un tapis 42 par exemple en matériau élastomère recouvre la face d'appui de chaque patin 26, 32, 34, pour répartir de manière homogène l'effort de pression sur toute la surface de contact et aussi pour compenser les éventuels défauts de surface.
Le tapis 42 permet aussi de confiner le produit de fixation de la bande d'usure à la périphérie de cette bande d'usure.
Ainsi, chaque patin 26, 32, 34 réalise à la fois le maintien en position de l'aube 12 sur la structure 22 et l'appui d'une bande d'usure sur le pied 14 de l'aube 12 avant la fixation définitive de la bande d'usure.
La fixation de chaque bande d'usure sur l'aube 12 s'effectue par l'application de chaleur sur celle-ci, afin d'activer son produit de liaison.
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Le dispositif 10 de fixation est conçu pour réaliser un chauffage localisé sur les deux premières faces longitudinales 18 et sur les deux faces de contact 20.
Pour cela, chaque patin 26, 32, 34 porte des moyens de production de chaleur 36, qui consistent de préférence en des cartouches chauffantes. Il sera compris que l'invention n'est pas limitée à ces seuls moyens de production de chaleur et que tout autre moyen de production de chaleur peut être envisagé.
A titre d'exemples non limitatifs, les moyens de production de chaleur consistent en un système à induction ou en un fil résistif qui est inséré sous ou dans le tapis élastomère qui est en contact avec la bande d'usure à coller.
Ces moyens de production de chaleur 36 sont en outre associés à des sondes de températures, permettant de réguler le chauffage. A titre d'exemple non limitatif, chaque moyen de chauffage 36 est associé à une sonde du type thermomètre à résistance de platine dont un modèle courant est connu sous la dénomination PT100.
Par l'utilisation de moyens de production de chaleur 36 sur chaque patin 26, 32, 34, il est ainsi possible de chauffer uniquement la partie de l'aube 12 sur laquelle une bande d'usure est destinée à être montée. Ainsi, le reste de l'aube 12 n'est pas soumis à ce chauffage, ce qui limite les risques de nuire à l'intégrité de l'aube 12.
Un procédé pour la fixation de bandes chauffantes sur le pied 14 de l'aube 12 comporte les étapes successives suivantes :
Premièrement, l'aube 12 est mise en place sur la structure 22.
Comme on l'a dit précédemment, ici l'aube 12 est montée sur la structure 22 par son pied 14 qui est introduit dans le logement 24 selon une translation longitudinale, de manière similaire à la mise en place du pied 14 dans une gorge du rotor destiné à recevoir l'aube 12.
Pour cela, dans un premier temps, les patins latéraux 26 sont écartés afin d'agrandir les dimensions du logement 24. Cela permet de limiter les risques de frottement entre les patins et le pied 14, qui risqueraient d'endommager le pied 14.
Cet écartement est obtenu en agissant sur les vis 30 qui compriment les ressorts de pression, comme on l'a dit précédemment.
Dans un second temps, et comme représenté à la figure 2, le patin d'extrémité longitudinale 34 qui est escamotable est déplacé vers sa position escamotée, pour ouvrir une extrémité longitudinale du logement 24.
Dans un troisième temps, l'aube 12 est installée sur la structure 22 en introduisant le pied 14 dans le logement 24 selon la translation longitudinale évoquée précédemment.
Dans un quatrième temps, le patin d'extrémité longitudinale 34, qui est escamotable, est remis en position fonctionnelle pour laquelle il est en appui contre une face de contact 20 du pied 14 et pour laquelle il coopère avec l'autre patin d'extrémité longitudinale 32 pour serrer axialement le pied 14.
Dans un cinquième temps, on agit sur les vis 30 pour relâcher les ressorts de pression des patins latéraux 26.
Le pied 14 est alors serré verticalement et transversalement par les patins latéraux 26 et par l'appui inférieur de la structure 22, comme on peut le voir à la figure 3.
Ensuite, les bandes d'usure sont fixées sur l'aube 12 par l'application de chaleur sur celles-ci, par l'intermédiaire des moyens de production de chaleur 36.
La durée de la phase de chauffage dépend du temps nécessaire au produit de liaison pour être activé et réaliser la liaison définitive de toutes les bandes d'usure.
Enfin, une fois que la phase de chauffage est terminée, les bandes d'usure sont fixées sur l'aube 12 qui est alors extraite de la structure 22 en retirant le pied 14 hors du logement 24.
Pour cela, et de manière inverse à ce qui a été fait pour l'introduction du pied 14 dans le logement 24, les patins latéraux 26 sont écartés par une action sur les vis, le patin d'extrémité longitudinale 34 qui est escamotable est déplacé vers sa position escamotée, pour ouvrir une extrémité longitudinale du logement 24 puis l'aube 12 est translatée longitudinalement pour extraire le pied 14 hors du logement 24.
On a représenté à la figure 4 une variante de réalisation du dispositif 10 de fixation qui comporte des moyens 38 supplémentaires de confinement thermique de
S 64623 DAB la zone de l'aube 12 sur laquelle les bandes d'usure sont fixées. Ici, les moyens de confinement 38 confinent une partie de l'aube 12 comprenant le pied 14.
Par ce confinement, la chaleur produite par les moyens de production de chaleur 36 reste localisée au niveau de cette partie de l'aube 12, c'est-à-dire ici au 5 niveau du pied 14. La chaleur produite par les moyens de production de chaleur 36 ne risque donc pas d'être dissipée par convection due à des mouvements d'air extérieurs.
Les moyens 38 de confinement consistent ici en un matelas en matériau isolant qui définit un volume 40 dans lequel le pied 14, les patins 26, 32, 34 et les bras 28 sont reçus.
Comme on l'a dit précédemment, l'invention n'est pas limitée à un dispositif 10 de fixation de bandes d'usure sur un pied 14 de l'aube mais concerne un dispositif de fixation de bandes d'usure sur toute partie d'une aube 12.
Dans ce cas, les moyens de confinement 38 reçoivent la partie de l'aube 12 sur laquelle chaque bande d'usure est fixée.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Dispositif (10) destiné à la fixation d'une bande d'usure sur au moins une face de contact (18, 20) d'une aube (12) de rotor de turbomachine, qui comporte des moyens de production de chaleur (36) destinés à activer un produit de fixation de la bande d'usure sur l'aube (12), caractérisé en ce que lesdits moyens de production de chaleur (36) sont réalisées de manière à produire de la chaleur uniquement sur ladite bande d'usure et ladite au moins une face de contact (18, 20) de l'aube (12).
  2. 2. Dispositif (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte une structure (22) fixe et un patin (26, 32, 34) associé à ladite bande d'usure qui est pressé sur ladite bande d'usure et sur ladite au moins une face de contact (18, 20).
  3. 3. Dispositif (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le patin (26, 32, 34) porte lesdits moyens de production de chaleur (36).
  4. 4. Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens de production de chaleur (36) consistent en un dispositif choisi parmi une cartouche chauffante, un système à induction, ou un fil résistif.
  5. 5. Dispositif (10) selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le patin (26, 32, 34) est monté mobile par rapport à la structure (22) selon une direction perpendiculaire à ladite au moins une face de contact (18, 20) sur laquelle ladite bande d'usure est destinée à être fixée et la structure (22) comporte des moyens pour presser le patin (26, 32, 34) contre ladite bande d'usure et ladite face de contact (18, 20).
    S 64623 DAB
  6. 6. Dispositif (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la structure (22) comporte des moyens pour éloigner le patin (26, 32, 34) par rapport à une position de contact avec ladite face de contact (18, 20).
  7. 7. Dispositif (10) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le patin (26, 32, 34) porte un tapis (42) recouvrant une face de contact qui est située en face de la face de contact (18, 20) sur laquelle ladite bande d'usure est destinée à être fixée.
  8. 8. Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que la structure (22) délimite un logement (24) dans lequel au moins une partie (14) de l'aube (12) est reçue et en ce que le patin (26, 32, 34) délimite en partie le logement (24).
  9. 9. Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de confinement thermique (38) délimitant un volume (40) dans lequel sont reçus ledit patin (26, 32, 34), ladite bande d'usure et une partie (14) de l'aube (12) comprenant ladite au moins une face de contact (18, 20)
  10. 10. Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications 2 à 9, dans lequel ladite aube (12) comporte une extrémité de pied (14) comportant deux faces de contact longitudinales (18) et deux deuxièmes faces de contact (20) situées aux extrémités longitudinales de l'extrémité de pied (14), caractérisé en ce que la structure (22) comporte un patin (26) associé à chaque face longitudinale et un patin (32, 34) associé à chaque deuxième face de contact (20).
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