FR3096398A1 - Secteur de roue à aubes statorique pour turbomachine - Google Patents

Secteur de roue à aubes statorique pour turbomachine Download PDF

Info

Publication number
FR3096398A1
FR3096398A1 FR1905241A FR1905241A FR3096398A1 FR 3096398 A1 FR3096398 A1 FR 3096398A1 FR 1905241 A FR1905241 A FR 1905241A FR 1905241 A FR1905241 A FR 1905241A FR 3096398 A1 FR3096398 A1 FR 3096398A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
blade
cavity
sector
cavities
blades
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.)
Granted
Application number
FR1905241A
Other languages
English (en)
Other versions
FR3096398B1 (fr
Inventor
Cyril LOISEAU
Alexandre BRIAL
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ArianeGroup SAS
Original Assignee
ArianeGroup SAS
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ArianeGroup SAS filed Critical ArianeGroup SAS
Priority to FR1905241A priority Critical patent/FR3096398B1/fr
Publication of FR3096398A1 publication Critical patent/FR3096398A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR3096398B1 publication Critical patent/FR3096398B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

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
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/14—Form or construction
    • F01D5/16—Form or construction for counteracting blade vibration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10—Sintering only
    • B22F3/11—Making porous workpieces or articles
    • B22F3/1103—Making porous workpieces or articles with particular physical characteristics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B22F5/04—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of turbine blades
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00—Products made by additive manufacturing
    • 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
    • F01D25/06—Antivibration arrangements for preventing blade vibration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/02—Selection of particular materials
    • F04D29/023—Selection of particular materials especially adapted for elastic fluid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/52—Casings; Connections of working fluid for axial pumps
    • F04D29/54—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/541—Specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/542—Bladed diffusers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
    • F04D29/661—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/666—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for elastic fluid pumps by means of rotor construction or layout, e.g. unequal distribution of blades or vanes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy
    • 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
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/20—Manufacture essentially without removing material
    • F05D2230/22—Manufacture essentially without removing material by sintering
    • 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
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/20—Manufacture essentially without removing material
    • F05D2230/23—Manufacture essentially without removing material by permanently joining parts together
    • F05D2230/232—Manufacture essentially without removing material by permanently joining parts together by welding
    • F05D2230/234—Laser welding
    • 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
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/30—Manufacture with deposition of material
    • F05D2230/31—Layer deposition
    • 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
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/20—Three-dimensional
    • F05D2250/29—Three-dimensional machined; miscellaneous
    • F05D2250/291—Three-dimensional machined; miscellaneous hollowed
    • 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
    • F05D2260/961—Preventing, counteracting or reducing vibration or noise by mistuning rotor blades or stator vanes with irregular interblade spacing, airfoil shape
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

Secteur de roue à aubes statorique pour turbomachine Secteur de roue à aubes statorique pour turbomachine (110), comprenant une pluralité d’aubes (120) dans lesquelles sont respectivement prévues des cavités, au moins un paramètre des cavités parmi la forme, la taille, la position relative par rapport à l’aube, le nombre, le volume libre ou la masse de remplissage variant d’au moins une aube à au moins une autre. Figure pour l’abrégé : Fig. 5.

Description

Description Titre de l'invention : Secteur de roue à aubes statorique pour tur- bomachine Domaine technique
[0001] Le présent exposé concerne le domaine des turbomachines, et particulièrement des roues à aubes statorique de turbomachine et secteurs de telles roues à aubes.
Par exemple, de tels secteurs peuvent être employés pour des moteurs d'aéronefs ou des turbomachines d'engins spatiaux.
Technique antérieure
[0002] Les turbomachines comprennent généralement au moins un compresseur et/ou au moins une turbine dont chaque étage est, classiquement, muni d'une roue à aubes statorique, parfois appelée redresseur (pour un compresseur) ou distributeur (pour une turbine).
En fonctionnement, ces roues à aubes subissent d'importantes vibrations qui peuvent entraîner des avaries sur les aubes, en raison de coïncidences modales que les méthodes de conception ne permettent pas toujours de prévoir a priori.
[0003] Pour limiter ces coïncidences modales, la demande de brevet FR 2 944 049 enseigne d'ajouter des surépaisseurs à la surface des aubes, afin de les désaccorder les unes des autres d'un point de vue fréquentiel ; cette opération est parfois désignée par le terme anglais « detuning ».
Toutefois, la modification de géométrie des aubes, si fine soit-elle, impacte la veine aérodynamique et donc le flux qui traverse la roue à aubes
[0004] Il existe donc un besoin pour un nouveau type de roue à aubes statmique de tur- bomachine.
Exposé de l'invention
[0005] A cet effet, le présent exposé concerne un secteur de roue à aubes statorique pour tur- bomachine, comprenant une pluralité d'aubes dans lesquelles sont respectivement prévues des cavités, au moins un paramètre des cavités parmi la forme, la taille, la position relative par rapport à l'aube, le nombre, le volume libre ou la niasse de remplissage variant d'au moins une aube à au moins une autre.
[0006] Un secteur de roue à aubes statorique (ci-après « secteur ») désigne une portion angulaire d'une roue statorique annulaire.
Le secteur peut avoir une amplitude angulaire quelconque, strictement comprise entre 0 et 360', auquel cas plusieurs secteurs sont nécessaires pour former la roue à aubes statorique, ou égale à 360% auquel cas le secteur forme, seul, la roue à aubes statorique complète.
Ainsi, une roue à aubes statorique peut comprendre un seul secteur ou plusieurs secteurs, identiques ou différents, assemblés les uns aux autres.
Le secteur défini ci-dessus comprend ici une pluralité d'aubes, c'est-à-dire au moins deux aubes, niais peut être réalisé en une seule 2 pièce ou par assemblage de sous-secteurs présentant chacun zéro, une ou plusieurs aubes.
[0007] Un secteur de roue à aubes statoriquc peut comprendre un arc de couronne ra- dialement externe et/ou un arc de couronne radialcment interne, les aubes comprenant des pales s'étendant dans la direction radiale desdits arcs de couronne, depuis au moins l'un des arcs de couronne.
On comprend que les cavités sont prévues au moins dans les pales.
[0008] La forme de la cavité est la géométrie de la surface délimitant l'intérieur de la cavité.
La taille de la cavité désigne ses dimensions et couple la forme et le volume.
La position relative de la cavité par rapport à l'aube désigne la localisation de la cavité dans un référentiel attaché à l'aube et transposable d'une aube à l'autre.
Le nombre de cavités désigne le nombre de cavités dans une aube, étant entendu qu'une même aube peut être munie de zéro, une ou plusieurs cavités.
Le volume libre d'une cavité est la différence entre le volume total de la cavité, défini par les parois de la cavité, et le volume occupé par d'éventuels matériaux se trouvant à l'intérieur de la cavité ; le volume libre de la cavité est le volume de la cavité pouvant encore être rempli.
La niasse de remplissage de la cavité est la masse d'éventuels matériaux se trouvant à l'intérieur de la cavité.
Par concision niais sans perte de généralité, par la suite, on parlera d'un seul matériau.
Ledit matériau, généralement solide, peut être différent du matériau de l'aube et/ou libre de mouvement à l'intérieur de la cavité.
La masse de remplissage désigne la masse dudit matériau, que la cavité soit entièrement remplie ou non par ce matériau.
[0009] Dire qu'au moins un paramètre varie d'au moins une aube à au moins une autre signifie qu'il existe, dans le secteur, au moins deux aubes entre lesquelles au moins l'un des paramètres de cavité diffère.
De préférence, dans le secteur, voire dans la roue à aubes statorique, au moins un paramètre de cavité diffère d'une aube à l'autre pour une majorité des aubes, de préférence pour la totalité des aubes.
Par exemple, pour toute paire d'aubes du secteur, au moins un paramètre de cavité diffère entre les deux aubes de la paire.
[0010] Un paramètre de cavité donné peut être différent sur toutes les aubes, ou être identique sur certaines aubes.
Le paramètre différant d'une aube à l'autre peut ne pas être le même selon la paire (l'aubes considérée ; par exemple, deux aubes du secteur peuvent différer par la taille de leurs cavités respectives, tandis que deux autres aubes du secteur (incluant éventuellement l'une des aubes précédentes) peuvent différer par le nombre de leurs cavités respectives.
[0011] Grâce au fait qu'au moins un paramètre des cavités parmi la forme, la taille, la position relative par rapport à l'aube, le nombre, le volume libre ou la masse de remplissage varie d'au moins une aube à au moins une autre, les pales sont désaccordées 3 les unes par rapport aux autres, ce qui limite les coïncidences modales sans irnpacter le flux aérodynamique à l'extérieur des aubes.
En outre, grâce aux cavités, la masse totale du secteur n'est pas augmentée, voire est diminuée, ce qui est avantageux notamment dans le cadre d'une turbomachine aéronautique ou spatiale.
[0012] Dans certains modes de réalisation, au moins une majorité desdites cavités présentent au plus une ouverture vers l'extérieur de l'aube.
On comprend que les cavités sont situées à l'intérieur de l'aube.
De préférence, ladite ouverture débouche sur une surface distincte de la surface de l'aube, typiquement débouche en dehors de la veine aérodynamique.
[0013] Dans certains modes de réalisation, au moins une majorité desdites cavités sont fermées.
[0014] Grâce au fait qu'elles présentent au plus une ouverture vers l'extérieur de l'aube, voire qu'elles sont fermées, les cavités sont aptes à retenir un matériau qui a pu être inséré à l'intérieur.
En outre, le peu d'ouvertures limite ou évite qu'un matériau externe n'entre dans les cavités, ce qui pourrait modifier de manière non désirée la fréquence propre ou l'amortissement des aubes concernées.
[0015] Dans certains modes de réalisation, une quantité non nulle d'un matériau granulaire, tel qu'une poudre, est reçue dans au moins une des cavités.
Un matériau granulaire désigne tout matériau présentant des granules ou particules solides mobiles les uns par rapport aux autres.
En plus de modifier la masse de l'aube et donc sa fréquence propre, le matériau granulaire augmente l'amortissement de l'aube, ce qui contribue à réduire les effets de vibrations excessives.
[0016] Dans certains modes de réalisation, au moins un paramètre du matériau granulaire parmi la masse, la composition, la microstructure, la granulométrie, varie d'au moins une aube à au moins une autre.
Ainsi, les aubes peuvent présenter une fréquence propre et/ou un amortissement différent d'une aube à l'autre, ce qui limite les coïncidences modales et/ou leurs effets.
Lorsqu'un paramètre du matériau granulaire varie d'une aube à l'autre, les cavités recevant ce matériau granulaire peuvent être identiques dans leur forme, leur taille, leur position relative par rapport à l'aube, ou leur nombre, puisqu'elles varient les unes par rapport aux autres par leur volume libre et/ou par leur masse de remplissage.
[0017] Dans certains modes de réalisation, le matériau granulaire a la même composition que l'aube.
Cela limite les interactions de matière et facilite le procédé de fabrication, notamment lorsque l'aube est fabriquée à base du matériau granulaire.
[0018] Le présent exposé concerne également une roue à aubes statorique pour tur- bomachine, comprenant au moins un secteur tel que précédemment décrit.
Les secteurs peuvent être identiques ou différents, notamment en ce qui concerne les cavités : les cavités d'au moins un secteur peuvent différer des cavités d'au moins un autre secteur par au moins l'un des paramètres précités.
Par ailleurs, les cavités peuvent être prévues de sorte que le centre de gravité de la roue à aubes statorique reste sur l'axe de la roue à aubes statorique.
[0019] Le présent exposé concerne également un procédé de fabrication d'un secteur de roue à aubes statorique pour turbomachine, le procédé comprenant de fabriquer un secteur muni d'une pluralité d'aubes, et simultanément ou postérieurement, ménager respectivement des cavités dans les aubes, au moins un paramètre des cavités parmi la forme, la taille, la position relative par rapport à l'aube, le nombre, le volume libre ou la niasse de remplissage variant d'au moins une aube à au moins une autre.
Cc procédé peut être mis en oeuvre pour fabriquer un secteur de roue à aubes tel que précédemment décrit.
[0020] Dans certains modes de réalisation, l'étape de fabrication comprend la formation d'au moins une aube par fabrication additive sur lits de poudre, et la cavité est ménagée simultanément dans ladite aube.
Ainsi, la cavité reçoit directement de la poudre provenant des lits de poudre, ce qui facilite la fabrication du secteur.
[0021] Dans certains modes de réalisation, une quantité souhaitée de la poudre des lits de poudre peut être enlevée de la cavité avant de fermer ladite cavité.
Par fermer, on entend au sens large soit fermer complètement la cavité, soit y laisser une ou plusieurs ouvertures ayant une section de passage plus étroite que la poudre à l'intérieur de la cavité, ce par quoi la poudre est maintenue à l'intérieur de la cavité.
[0022] Dans certains modes de réalisation, la cavité est ménagée postérieurement à la formation d'une aube et un matériau granulaire est inséré dans la cavité, puis la cavité est fermée.
Dans ces modes de réalisation, la formation et le remplissage d'une cavité sont indépendants de la formation de l'aube.
Une telle étape peut donc être mise en oeuvre sur des secteurs de roues à aubes déjà fabriqués.
Brève description des dessins [0023[ [fig.1] La figure 1 est une vue de face d'une roue à aubes statorique selon un premier mode de réalisation ;
[0024] [fig.21 La figure 2 est une vue en coupe d'un secteur de roues à aubes statorique de la figure 1, selon le plan 11-11 de la figure 1 ;
[0025] [fig.3] La figure 3 est une vue en coupe d'un secteur de roues à aubes statorique de la figure 1, selon le plan de la figure 1;
[0026] [fig.4] La figure 4 est une vue en coupe d'un secteur de roues à aubes statorique de la figure 1, selon le plan IV-IV de la figure 1;
[0027] [fig.5] La figure 5 est une vue schématique d'un secteur de roues à aubes statorique selon un deuxième mode de réalisation.
Description des modes de réalisation
[0028] Un premier mode de réalisation d'une roue à aubes statorique est présenté en référence aux figures 1 à 4.
La figure 1 montre une roue à aubes statorique 100, en l'occurrence un distributeur de turbine, vue de face.
Toutefois, ce qui suit pourrait s'appliquer à un redresseur de pompe ou de compresseur, ou toute autre roue à aubes statoriquc.
L'axe X de la roue à aubes statorique 100 est l'axe de la turbomachine dans laquelle la roue à aubes statorique 100 est destinée à être montée.
La direction axiale correspond à la direction de l'axe X de la roue à aubes statorique 100 et une direction radiale R est une direction perpendiculaire à cet axe X et coupant cet axe.
De même, un plan axial est un plan contenant l'axe X de la roue à aubes statoriquc 100 et un plan radial est un plan perpendiculaire à cet axe X.
Une circonférence s'entend comme un cercle appartenant à un plan radial et dont le centre appartient à l'axe X de la roue à aubes statorique 100.
Une direction tangentielle ou circonférentielle T est une direction tangente à une circonférence ; elle est perpendiculaire à l'axe X de la roue à aubes statoriquc 100 mais ne passe pas par l'axe.
[0029] Sauf précision contraire, les adjectifs intérieur et extérieur sont utilisés en référence à une direction radiale R de sorte que la partie intérieure d'un élément est, suivant une direction radiale, plus proche de l'axe X dc la roue à aubes statorique 100 que la partie extérieure du même élément.
[0030] La roue à aubes statoriquc 100 peut être composée d'un seul secteur ou d'une pluralité de secteurs, en l'occurrence, deux secteurs 10, 11.
Dans cet exemple, les deux secteurs 10, 11 s'étendent chacun sur 180° de la roue à aubes statorique 100, mais les secteurs pourraient être différents l'un de l'autre.
[0031] Un premier secteur 10 de la roue à aubes statorique 100 est décrit plus en détail en référence aux figures 2 à 4.
Sauf mention contraire, le deuxième secteur 11 peut être prévu identique au premier secteur 10.
[0032] Le secteur 10 comprend une pluralité d'aubes 20.
Les aubes 20 sont adjacentes les unes aux autres dans la direction circonférentielle.
Comme illustré sur la figure 1, les aubes 20 s'étendent selon la direction radiale R.
En l'espèce, le secteur 10 comprend un arc de couronne interne 12, un arc de couronne externe 14, et chaque aube 20 comprend une pale s'étendant radialement entre l'arc de couronne interne 12 et l'arc de couronne externe 14.
Les arcs de couronne 12, 14 respectifs des secteurs 10, 11 peuvent s'assembler de façon à former, pour la roue à aubes statorique 100, une couronne interne et une couronne externe définissant, entre elles, une veine aérodynamique.
[0033] Comme indiqué précédemment, des cavités peuvent être prévues dans les aubes 20.
Ainsi, chaque aube 20 de ladite pluralité d'aubes 20 est munie d'au moins une cavité.
Par exemple, l'aube 20 de la figure 2 est munie d'une cavité 22, l'aube 30 de la figure 3 est munie d'une cavité 32, et l'aube 40 de la figure 4 est munie d'une cavité 42. 6
[0034] En référence à la figure 2, l'aube 20 comprend une cavité interne fermée, ici de forme convexe, par exemple allongée dans la direction radiale R.
La cavité 22 s'étend sensiblement sur toute la hauteur de l'aube 20 dans la direction radiale R (typiquement, sur plus de 80% de la hauteur de l'aube 20 dans la direction radiale R).
En l'espèce, la cavité 22 est vide ou sensiblement vide, au sens où elle ne comprend aucun matériau solide ou liquide, ou sensiblement aucun matériau solide ou liquide.
Par sensiblement vide, on entend que la masse de matériau solide ou liquide présent - généralement par inadvertance - dans la cavité 22 ne dépasse pas 10% du volume de la cavité 22, de préférence 5% du volume de la cavité 22, de préférence encore 2% du volume de la cavité 22, de préférence encore 1% du volume de la cavité.
[0035] En référence à la figure 3, l'aube 30 comprend une cavité interne fermée, ici de forme convexe, par exemple en forme de goutte d'eau.
La cavité 32 s'étend environ sur la moitié (typiquement entre 40% et 60%) de la hauteur de l'aube 30 dans la direction radiale R.
En l'espèce, la cavité 32 est vide ou sensiblement vide.
[0036] En référence à la figure 4, l'aube 40 comprend une cavité interne 42 présentant une ouverture 46 vers l'extérieur de l'aube 40.
Plus précisément, la cavité 42 est ici de forme convexe, par exemple allongée dans la direction radiale R.
La cavité 42 est reliée par un conduit 44, par exemple sensiblement cylindrique et/ou s'étendant radialement, à l'ouverture 46 qui débouche sur l'extérieur de l'aube 40, en dehors de la veine aérodynamique.
En l'espèce, l'ouverture 46 est située sur la face externe de l'arc de couronne externe 14.
[0037] 11 ressort des figures 2 à 4 et de la description qui précède que les cavités 22, 32 sont fermées, tandis que la cavité 42 présente une ouverture vers l'extérieur de l'aube 40.
Par suite, au moins une majorité des cavités 22, 32, 42, voire toutes les cavités 22, 32, 42, présentent au plus une ouverture vers l'extérieur des aubes dans lesquelles elles sont respectivement situées.
[0038] Comme indiqué précédemment, au moins un paramètre des cavités 22, 32, 42 parmi la forme, la taille, la position relative par rapport à l'aube, et le nombre varie d'au moins une aube à au moins une autre.
En l'espèce, les cavités 22, 32 et 42 varient deux à deux par leur taille et leur forme, par exemple.
Grâce à cette variation, les aubes 20, 30, 40 présentent des masses ou des formes internes différentes les unes des autres, donc des modes différents, et, par conséquent, sont désaccordées les unes par rapport aux autres.
[0039] Des calculs des bases modales du secteur 10 avant et après introduction des cavités dans les aubes peuvent être faits pour vérifier si la séparation des fréquences répond au critère recherché, et dimensionner les cavités 22, 32, 42 en conséquence.
Cette logique peut éventuellement être appliquée de manière itérative.
[0040] La figure 5 présente schématiquement un secteur 110 selon un deuxième mode de 7 réalisation.
Dans ce mode de réalisation, on a représenté cinq aubes 120 s'étendant entre un arc de couronne interne 112 et un arc de couronne externe 114.
[0041] Dans cc mode dc réalisation, une quantité non nulle d'un matériau granulaire, ici une poudre, est reçue dans au moins une des cavités, en l'occurrence dans les cavités de toutes les aubes 120.
En l'espèce, les aubes 120 ont des cavités identiques dans leur forme, leur taille, leur position relative par rapport à l'aube et leur nombre, mais ces cavités sont remplies d'une quantité différente de poudre.
[0042] Plus précisément, dans cet exemple, la quantité de poudre 124A occupe un volume légèrement inférieur à la moitié du volume de la cavité de l'aube 120A.
La quantité de poudre 124B occupe un volume environ égal à un cinquième du volume de la cavité de l'aube 120B.
La quantité de poudre 124C occupe un volume légèrement supérieur à la moitié du volume de la cavité de l'aube 120C.
La quantité de poudre 124D occupe tout le volume de la cavité de l'aube 120D.
La quantité de poudre 124E occupe un volume environ égal à un tiers du volume de la cavité de l'aube 120A.
Ainsi, toutes les aubes diffèrent, deux à deux, par le volume libre de leur cavité ou la masse de poudre dans leur cavité.
[0043] Ainsi, dans ce mode de réalisation, la masse de poudre diffère d'une aube à l'autre.
Toutefois, alternativement ou en complément, la poudre pourrait différer d'une aube à l'autre par sa composition, sa microstructure ou sa granulométrie, ce qui aurait pour effet également de modifier le volume libre ou la masse de remplissage de la cavité d'une aube à l'autre.
En complément, les cavités pourraient aussi différer entre elles par leur forme, leur taille, leur position relative par rapport à l'aube ou leur nombre.
[0044] Le volume de poudre dans chaque cavité, la masse volumique de la poudre et la taille des particules de poudre, ou plus généralement du matériau granulaire, détermine le niveau d'amortissement de chaque aube.
Ces paramètres, ainsi que ceux précités, peuvent être dimensionnés pour obtenir un niveau d'amortissement tel que l'amplitude de réponse à une sollicitation prédéfinie soit inférieure à un critère de tolérance.
Par exemple, des calculs des bases modales du secteur 110 avant et après introduction de la poudre dans les aubes 120 peuvent être faits pour vérifier si le niveau d'amortissement répond au critère recherché, et dimensionner les quantités de poudre 124 en conséquence.
Cette logique peut éventuellement être appliquée de manière itérative.
[0045] Comme indiqué précédemment, un secteur de roue à aubes statorique selon le premier ou le deuxième mode de réalisation peut être fabriqué de la façon suivante : on fabrique un secteur muni d'une pluralité d'aubes, et simultanément ou postérieurement, on ménage respectivement des cavités dans les aubes, au moins un paramètre des cavités parmi la forme, la taille, la position relative par rapport à l'aube, le nombre, le volume libre ou la masse de remplissage variant d'au moins une aube à au moins une autre. 8
[0046] Lorsque les cavités sont ménagées postérieurement, il est possible de partir d'un secteur selon l'état de la technique, dans lequel on ménage des cavités, par exemple par usinage.
Eventuellement, un matériau granulaire peut être inséré dans la cavité, puis la cavité est fermée, ou en tout cas son ouverture rendue suffisamment étroite pour que le matériau granulaire ne sorte pas de la cavité.
[0047] Dans le cas où la fabrication du secteur ou d'au moins une aube est réalisée par fa- brication additive, typiquement sur lits de poudre, la cavité peut être ménagée dans l'aube simultanément à la formation de l'aube.
Dans ces modes de réalisation, la cavité contient naturellement la poudre non fondue du lit de poudre.
Cette poudre peut être laissée dans la cavité ou évacuée, au moins en partie, avant de fermer la cavité.
Ainsi, le matériau granulaire, ici la poudre, peut avoir la même composition que l'aube.
[0048] Le ditnensionnernent des différents secteurs 10, 11 peut être coordonné de sorte que les aubes du premier secteur 10 diffèrent des aubes du deuxième secteur 11 par au moins un des paramètres de cavité précités.
Indépendamment, le dimensionnement des différents secteurs 10, 11 peut être coordonnée de sorte que le centre de gravité de la roue à aubes statorique 100 se trouve sur l'axe X malgré les éventuelles différences de niasse locales, afin d'éviter tout déséquilibre dans la vibration de la roue à aubes statorique.
[0049] Bien qu'on ait présenté le remplissage des aubes par un matériau granulaire, dont les particules sont libres les unes par rapport aux autres et mobiles par rapport à la cavité, une cavité peut, alternativement ou en complément, être remplie d'un matériau du même type mais différent de celui constitutif de l'aube elle-même, ou d'un autre type de matériau, par exemple une mousse, un matériau fixe par rapport à la cavité, etc., tant que les aubes diffèrent les unes des autres par au moins un des paramètres de cavité précités.
[0050] En outre, bien que le dimensionnement des cavités et de leur éventuel matériau de remplissage ait été présenté en référence à des calculs ou simulations, ce dimensionnement peut bien entendu inclure des données expérimentales de réponse mécanique à une sollicitation, par exemple afin de tenir compte des coïncidences modales dont les simulations numériques ou le calcul ne rendent pas ou peu compte.
[0051] Bien que la présente description se réfère à des exemples de réalisation spécifiques, des modifications peuvent être apportées à ces exemples sans sortir de la portée générale de l'invention telle que définie par les revendications.
En particulier, des caractéristiques individuelles des différents modes de réalisation illustrés/mentionnés peuvent être combinées dans des modes de réalisation additionnels.
Par conséquent, la description et les dessins doivent être considérés dans un sens illustratif plutôt que restrictif. 9

Claims (1)

  1. REVENDICATIONS[Revendication 1] Secteur de roue à aubes statorique pour turbomachine (10, 110), comprenant une pluralité d'aubes (20, 30.40, 120) dans lesquelles sont respectivement prévues des cavités (22, 32, 42), au moins un paramètre des cavités parmi la forme, la taille, la position relative par rapport à l'aube, le nombre, le volume libre ou la niasse dc remplissage variant d'au moins une aube à au moins une autre. [Revendication 2] Secteur de roue à aubes statorique selon la revendication 1, dans lequel au moins une majorité desdites cavités (22, 32, 42) présentent au plus une ouverture (46) vers l'extérieur de l'aube. [Revendication 3] Secteur de roue à aubes statorique selon la revendication 1 ou 2, dans lequel au moins une majorité desdites cavités (22, 32) sont fermées. [Revendication 4] Secteur de roue à aubes statorique selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 3, dans lequel une quantité non nulle d'un matériau granulaire (124), tel qu'une poudre, est reçue dans au moins une des cavités. [Revendication 5] Secteur de roue à aubes statorique selon la revendication 4, dans lequel au moins un paramètre du matériau granulaire (124) parmi la masse, la composition, la microstructure, la granulométrie, varie d'au moins une aube à au moins une autre. [Revendication 6] Secteur de roue à aubes statorique selon la revendication 4 ou 5, dans lequel le matériau granulaire (124) a la même composition que l'aube (120). [Revendication 7] Roue à aubes statorique (100) pour turbomachine, comprenant au moins un secteur (10, 110) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6. [Revendication 8] Procédé de fabrication d'un secteur de roue à aubes statoiique pour tur- bomachine, le procédé comprenant de fabriquer un secteur (10, 110) muni d'une pluralité d'aubes (20, 30, 40, 120), et simultanément ou postérieurement, ménager respectivement des cavités (22, 32, 42) dans les aubes, au moins un paramètre des cavités parmi la forme, la taille, la position relative par rapport à l'aube, le nombre, le volume libre ou la masse de remplissage variant d'au moins une aube à au moins une autre. [Revendication 9] Procédé de fabrication selon la revendication 8, dans lequel l'étape de fabrication comprend la formation d'au moins une aube par fabrication additive sur lits de poudre, et la cavité est ménagée simultanément dans ladite aube. [Revendication 10] Procédé de fabrication selon la revendication 8, dans laquelle la cavité 10 est tnénagée postérieurement à la formation d'une aube et un matériau granulaire est inséré dans la cavité, puis la cavité est fermée.
FR1905241A 2019-05-20 2019-05-20 Secteur de roue à aubes statorique pour turbomachine Active FR3096398B1 (fr)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1905241A FR3096398B1 (fr) 2019-05-20 2019-05-20 Secteur de roue à aubes statorique pour turbomachine

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1905241 2019-05-20
FR1905241A FR3096398B1 (fr) 2019-05-20 2019-05-20 Secteur de roue à aubes statorique pour turbomachine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR3096398A1 true FR3096398A1 (fr) 2020-11-27
FR3096398B1 FR3096398B1 (fr) 2021-10-22

Family

ID=67742768

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1905241A Active FR3096398B1 (fr) 2019-05-20 2019-05-20 Secteur de roue à aubes statorique pour turbomachine

Country Status (1)

Country Link
FR (1) FR3096398B1 (fr)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2014872A2 (fr) * 2007-07-13 2009-01-14 Rolls-Royce plc Composant à réponse de fréquence accordée
FR2944049A1 (fr) 2009-04-02 2010-10-08 Turbomeca Roue a aubes dont les pales sont desaccordees
US20130195652A1 (en) * 2012-01-27 2013-08-01 Pratt & Whitney Modal Tuning for Vanes
US20140112769A1 (en) * 2012-10-24 2014-04-24 MTU Aero Engines AG Gas turbine
WO2014176228A1 (fr) * 2013-04-23 2014-10-30 United Technologies Corporation Composant à profil aérodynamique à amortissement intérieur et procédé
EP3018292A1 (fr) * 2014-11-10 2016-05-11 Alstom Technology Ltd Aube de turbine avec insert amortisseur, turbine à gaz et procédé de fabrication associé
FR3052182A1 (fr) * 2016-06-06 2017-12-08 Safran Roue aubagee de turbomachine a comportement vibratoire ameliore
WO2019030201A1 (fr) * 2017-08-11 2019-02-14 Siemens Aktiengesellschaft Structure fonctionnelle, composant correspondant pour une turbomachine et turbine

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2014872A2 (fr) * 2007-07-13 2009-01-14 Rolls-Royce plc Composant à réponse de fréquence accordée
FR2944049A1 (fr) 2009-04-02 2010-10-08 Turbomeca Roue a aubes dont les pales sont desaccordees
US20130195652A1 (en) * 2012-01-27 2013-08-01 Pratt & Whitney Modal Tuning for Vanes
US20140112769A1 (en) * 2012-10-24 2014-04-24 MTU Aero Engines AG Gas turbine
WO2014176228A1 (fr) * 2013-04-23 2014-10-30 United Technologies Corporation Composant à profil aérodynamique à amortissement intérieur et procédé
EP3018292A1 (fr) * 2014-11-10 2016-05-11 Alstom Technology Ltd Aube de turbine avec insert amortisseur, turbine à gaz et procédé de fabrication associé
FR3052182A1 (fr) * 2016-06-06 2017-12-08 Safran Roue aubagee de turbomachine a comportement vibratoire ameliore
WO2019030201A1 (fr) * 2017-08-11 2019-02-14 Siemens Aktiengesellschaft Structure fonctionnelle, composant correspondant pour une turbomachine et turbine

Also Published As

Publication number Publication date
FR3096398B1 (fr) 2021-10-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3015647B1 (fr) Aube de turbomachine axiale, procédé de fabrication et turbomachine associés
EP2366060B1 (fr) Soufflante pour turbomachine comprenant un systeme d'équilibrage à trous borgnes de logement de masses, et turbomachine associée
EP2949869B1 (fr) Secteur angulaire de redresseur pour compresseur de turbomachine, redresseur de turbomachine et turbomachine comprenant un tel redresseur
EP2028375B1 (fr) Soufflante pour turbomachine d'aéronef comprenant une bride d'équilibrage masquée par le cône d'entrée
CA2635635C (fr) Dispositif de retenue axiale d'aubes montees sur un disque de rotor de turbomachine
EP2673473B1 (fr) Ensemble pale-plateforme pour ecoulement supersonique.
WO2011086313A1 (fr) Amortisseur de vibrations a pion entre talons d'aubes adjacentes en materiau composite d'une roue mobile de turbomachine
CA2714439A1 (fr) Aube avec plateforme non axisymetrique : creux et bosse sur extrados
CA2643616A1 (fr) Ensemble d'une aube de soufflante et de son amortisseur, amortisseur d'aube de soufflante et methode de calibrage de l'amortisseur
FR2966499A1 (fr) Turbine a vapeur avec aube de fermeture a entree axiale pendulaire
FR3034129A1 (fr) Aube mobile de turbine a conception amelioree pour turbomachine d'aeronef
WO2011092418A1 (fr) Amortisseur de vibrations entre talons d'aubes adjacentes en materiau composite d'une roue mobile de turbomachine, element de roue mobile, mobile et turbomachine associes
WO2014111641A1 (fr) Vis, dispositif et procédé d'équilibrage pour pièce tournante de turbomachine
FR3096398A1 (fr) Secteur de roue à aubes statorique pour turbomachine
CA2977896C (fr) Disque aubage monobloc comportant un moyeu ayant une face evidee a laquelle est rapporte un organe de comblement
FR3107922A1 (fr) Clinquant pour aube mobile de turbomachine
EP3781791A1 (fr) Distributeur de turbine pour turbomachine, comprenant un système passif de réintroduction de gaz de fuite dans une veine d'écoulement des gaz
EP3683450B1 (fr) Ensemble rotatif de turbomachine
EP3663530B1 (fr) Soufflante comprenant une plateforme inter-aubes fixee
FR3052182A1 (fr) Roue aubagee de turbomachine a comportement vibratoire ameliore
FR3108665A1 (fr) Rotor de soufflante comprenant des aubes à centre de gravité en amont
FR3108938A1 (fr) Anneau d’étanchéité pour un rotor de turbine de turbomachine
FR3092865A1 (fr) Disque de rotor avec arret axial des aubes, ensemble d’un disque et d’un anneau et turbomachine
FR3093533A1 (fr) dispositif d’amortissement pour rotor de turbomachine
FR3085712A1 (fr) Aube de roue mobile pour turbomachine d'aeronef, presentant un talon decouple de la pale de l'aube

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20201127

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