FR3097268A1 - Dynamic balancing device for rotor - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un dispositif d’équilibrage dynamique (1) pour rotor, ledit rotor étant mobile en rotation par rapport à un carter autour d’un axe longitudinal (X-X), le dispositif (1) comprenant :- un axe de support (100) propre à être monté fixe sur le rotor, en s’étendant selon l’axe longitudinal (X-X),- une première masselotte (11) montée mobile en rotation sur l’axe de support (100) autour de l’axe longitudinal (X-X), et- une deuxième masselotte (12) montée mobile en rotation sur l’axe de support (100) autour de l’axe longitudinal (X-X). Figure pour l’abrégé : Fig. 2The present invention relates to a dynamic balancing device (1) for a rotor, said rotor being movable in rotation relative to a housing about a longitudinal axis (XX), the device (1) comprising: - a support axis ( 100) suitable for being mounted fixedly on the rotor, extending along the longitudinal axis (XX), - a first weight (11) mounted so as to be able to rotate on the support axis (100) around the longitudinal axis (XX), and- a second flyweight (12) mounted so as to be able to rotate on the support axis (100) around the longitudinal axis (XX). Figure for the abstract: Fig. 2
Description
La présente invention concerne l’équilibrage d’un rotor.The present invention relates to the balancing of a rotor.
Plus précisément, la présente invention concerne un dispositif et un procédé d’équilibrage dynamique pour rotor, par exemple un rotor de turbomachine.More specifically, the present invention relates to a dynamic balancing device and method for a rotor, for example a turbomachine rotor.
Un rotor mobile en rotation par rapport à un carter autour d’un axe longitudinal, est susceptible de présenter un balourd.A rotor that rotates relative to a casing around a longitudinal axis is likely to be unbalanced.
Un balourd correspond à un déséquilibre localisé du rotor. Un balourd peut, par exemple, naître de défauts de fabrication du rotor, se développer suite à l’usure du rotor, ou encore apparaître à la faveur de phénomènes aérodynamiques instationnaires lorsque tout ou partie du rotor est couplé à une circulation de fluide lors de sa mise en rotation.An imbalance corresponds to a localized imbalance of the rotor. An imbalance can, for example, arise from manufacturing defects in the rotor, develop following wear of the rotor, or even appear in favor of unsteady aerodynamic phenomena when all or part of the rotor is coupled to a circulation of fluid during its rotation.
Un balourd entraîne généralement des vibrations au sein du rotor, lors de la mise en rotation de ce-dernier autour de l’axe longitudinal. De telles vibrations sont dommageables au bon fonctionnement du rotor.An unbalance generally causes vibrations within the rotor, during the rotation of the latter around the longitudinal axis. Such vibrations are harmful to the proper functioning of the rotor.
L’équilibrage d’un rotor constitue donc une étape essentielle de sa conception et de son exploitation.Balancing a rotor is therefore an essential step in its design and operation.
Plusieurs solutions d’équilibrage d’un rotor présentant un balourd ont déjà été proposées.Several solutions for balancing a rotor with an imbalance have already been proposed.
Une solution dite « statique » implique le démontage du rotor en vue d’installer un ensemble de masselottes d'équilibrage à des positions données du rotor. Un tel équilibrage statique requiert donc à la fois l'immobilisation du rotor en tant que tel, mais aussi des structures auxquelles ledit rotor est lié. En outre, la détermination du nombre et des positions des masselottes constitue une entreprise fastidieuse, sophistiquée et coûteuse.A so-called "static" solution involves dismantling the rotor in order to install a set of balancing weights at given positions of the rotor. Such static balancing therefore requires both the immobilization of the rotor as such, but also of the structures to which said rotor is linked. In addition, the determination of the number and the positions of the weights constitutes a tedious, sophisticated and expensive undertaking.
Des solutions dites « dynamiques » ont donc été proposées. Des dispositifs d’équilibre dynamique pour rotor sont, en effet, connus de l’état de la technique, et permettent d’automatiser l'équilibrage du rotor. Un de ces dispositifs a, par exemple, été décrit dans le document FR 3 004 418, au nom de la Demanderesse. Dans ce dispositif, deux masselottes sont mobiles le long d'une coulisse de guidage entourant l’axe longitudinal d’un rotor de turbomachine, en fonction d'une estimation du balourd dudit rotor.So-called “dynamic” solutions have therefore been proposed. Dynamic balance devices for rotors are, in fact, known from the state of the art, and make it possible to automate the balancing of the rotor. One of these devices has, for example, been described in document FR 3 004 418, in the name of the Applicant. In this device, two flyweights are movable along a guide slideway surrounding the longitudinal axis of a turbomachine rotor, depending on an estimate of the unbalance of said rotor.
De tels dispositifs n’apportent toutefois pas entière satisfaction. Notamment, les deux masselottes ne peuvent pas prendre la même position angulaire autour de l’axe longitudinal, puisqu’elles viennent nécessairement en butée l’une contre l’autre. Par conséquent, la finesse de correction d’un balourd n’est pas optimale.However, such devices are not entirely satisfactory. In particular, the two weights cannot take the same angular position around the longitudinal axis, since they necessarily come into abutment against each other. Consequently, the fineness of imbalance correction is not optimal.
Il existe donc un besoin de pallier au moins des inconvénients de l’état de la technique.There is therefore a need to overcome at least the disadvantages of the state of the art.
Un but de l’invention est d’assurer l’équilibrage dynamique d’un rotor de manière fiable, simple et peu coûteuse.An object of the invention is to ensure the dynamic balancing of a rotor in a reliable, simple and inexpensive manner.
Il est à cet effet proposé, selon un premier aspect de l’invention un dispositif d’équilibrage dynamique pour rotor, ledit rotor étant mobile en rotation par rapport à un carter autour d’un axe longitudinal, le dispositif comprenant :
- un axe de support propre à être monté fixe sur le rotor, en s’étendant selon l’axe longitudinal,
- une première masselotte montée mobile en rotation sur l’axe de support autour de l’axe longitudinal, et
- une deuxième masselotte montée mobile en rotation sur l’axe de support autour de l’axe longitudinal.For this purpose, according to a first aspect of the invention, a dynamic balancing device for a rotor is proposed, said rotor being rotatable relative to a casing around a longitudinal axis, the device comprising:
- a support axis adapted to be mounted fixed on the rotor, extending along the longitudinal axis,
- a first flyweight mounted mobile in rotation on the support axis around the longitudinal axis, and
- A second flyweight mounted rotatably on the support axis around the longitudinal axis.
Dans un tel dispositif d’équilibrage dynamique, il n’est plus nécessaire de modifier la position radiale ou la masse d’une masselotte d’équilibrage pour déterminer et/ou corriger un balourd de rotor. En effet, il suffit d’exploiter le déphasage entre les deux masselottes, qui procure par ailleurs une correction plus fine. En outre, il est moins coûteux énergétiquement de mettre en rotation des masselottes que de les déplacer radialement, puisqu’il n’est plus nécessaire de lutter contre les efforts centrifuges générés par le rotor lorsqu’il est mis en rotation. Ceci est d’ailleurs d’autant avantageux que les rotors à équilibrer sont de dimensions réduites, tels que, par exemple, les maquettes de rotors expérimentaux.In such a dynamic balancing device, it is no longer necessary to modify the radial position or the mass of a balancing weight to determine and/or correct a rotor imbalance. Indeed, it is enough to exploit the phase shift between the two weights, which also provides a finer correction. In addition, it is less costly in terms of energy to rotate the weights than to move them radially, since it is no longer necessary to fight against the centrifugal forces generated by the rotor when it is rotated. This is moreover all the more advantageous when the rotors to be balanced are of reduced dimensions, such as, for example, the models of experimental rotors.
Avantageusement, mais facultativement, le dispositif selon l’invention peut comprendre l’une au moins des caractéristiques ci-dessous, prise seule ou en combinaison :
- chacune de la première masselotte et de la deuxième masselotte est susceptible d’être entrainée en rotation autour de l’axe longitudinal sans interférer avec l’autre de la première masselotte et de la deuxième masselotte,
- la première masselotte est décalée par rapport à la deuxième masselotte le long de l’axe longitudinal,
- il comprend en outre un support, l’axe de support présentant :
○ une première partie d’extrémité faisant saillie d’une première surface du support,
○ une deuxième partie d’extrémité faisant saillie d’une deuxième surface du support, opposée à la première surface,
○ la première masselotte étant montée mobile en rotation sur la première partie d’extrémité, et
○ la deuxième masselotte étant montée mobile en rotation sur la deuxième partie d’extrémité,
- il comprend en outre :
○ un premier moteur configuré pour entraîner en rotation la première masselotte, et
○ un deuxième moteur configuré pour entraîner en rotation la deuxième masselotte,
chacun du premier moteur et du deuxième moteur étant configuré pour être monté fixe sur le rotor,
- l’un au moins parmi le premier moteur et le deuxième moteur est un moteur électrique, et
- la première masselotte présente une forme complémentaire de la deuxième masselotte de sorte que, lorsque la première masselotte et la deuxième masselotte sont positionnées l’une par rapport à l’autre avec un décalage angulaire prédéfini, autour de l’axe longitudinal, le dispositif n’exerce aucun balourd sur le rotor.Advantageously, but optionally, the device according to the invention may comprise at least one of the characteristics below, taken alone or in combination:
- each of the first flyweight and the second flyweight is capable of being rotated around the longitudinal axis without interfering with the other of the first flyweight and the second flyweight,
- the first flyweight is offset from the second flyweight along the longitudinal axis,
- it further comprises a support, the support pin having:
○ a first end part protruding from a first surface of the support,
○ a second end part protruding from a second surface of the support, opposite the first surface,
○ the first flyweight being rotatably mounted on the first end part, and
○ the second flyweight being rotatably mounted on the second end part,
- it also includes:
○ a first motor configured to drive the first flyweight in rotation, and
○ a second motor configured to drive the second flyweight in rotation,
each of the first motor and of the second motor being configured to be fixedly mounted on the rotor,
- at least one of the first motor and the second motor is an electric motor, and
- the first flyweight has a complementary shape to the second flyweight so that, when the first flyweight and the second flyweight are positioned relative to each other with a predefined angular offset, around the longitudinal axis, the device does not exert any unbalance on the rotor.
Selon un deuxième aspect de l’invention, il est proposé un ensemble pour turbomachine comprenant :
- un carter,
- un rotor mobile en rotation par rapport au carter autour d’un axe longitudinal, et
- un dispositif d’équilibrage dynamique pour rotor tel que précédemment décrit.According to a second aspect of the invention, there is proposed an assembly for a turbomachine comprising:
- a casing,
- a rotatable rotor relative to the housing around a longitudinal axis, and
- a dynamic balancing device for the rotor as previously described.
Selon un troisième aspect de l’invention, il est proposé une turbomachine comprenant un ensemble tel que précédemment décrit.According to a third aspect of the invention, a turbomachine is proposed comprising an assembly as previously described.
Selon un quatrième aspect de l’invention, il est proposé un procédé d’équilibrage dynamique d’un rotor, ledit rotor :
- étant mobile en rotation par rapport à un carter autour d’un axe longitudinal, et
- présentant un balourd ayant une direction radiale et une intensité,
le procédé comprenant des étapes de :
- mise en rotation d’une première masselotte par rapport à une deuxième masselotte autour d’un axe de support monté fixe sur le rotor, et s’étendant selon l’axe longitudinal, de sorte à ce que la première masselotte et la deuxième masselotte occupent un secteur angulaire commun, et
- mise en rotation simultanée de la première masselotte et de la deuxième masselotte en phase avec la première masselotte autour de l’axe de support de sorte à :
○ maintenir constant le secteur angulaire commun, et
○ déplacer ledit secteur angulaire commun autour de l’axe de support jusqu’à aligner le secteur angulaire commun avec la direction radiale du balourd.According to a fourth aspect of the invention, there is proposed a method for dynamically balancing a rotor, said rotor:
- being rotatable relative to a casing around a longitudinal axis, and
- presenting an unbalance having a radial direction and an intensity,
the method comprising steps of:
- rotation of a first flyweight relative to a second flyweight around a support axis mounted fixed on the rotor, and extending along the longitudinal axis, so that the first flyweight and the second flyweight occupy a common angular sector, and
- simultaneous rotation of the first flyweight and the second flyweight in phase with the first flyweight around the support axis so as to:
○ keep the common angular sector constant, and
○ moving said common angular sector around the support axis until the common angular sector is aligned with the radial direction of the unbalance.
Avantageusement, mais facultativement, le procédé selon l’invention peut en outre comprendre une étape de mise en rotation simultanée de la première masselotte et de la deuxième masselotte, la première masselotte étant déplacée en opposition de phase avec la deuxième masselotte autour de l’axe de support de sorte à :
- augmenter le secteur angulaire commun, et
- jusqu’à compenser l’intensité du balourd.Advantageously, but optionally, the method according to the invention can also comprise a step of simultaneously rotating the first flyweight and the second flyweight, the first flyweight being moved in phase opposition with the second flyweight around the axis of support so as to:
- increase the common angular sector, and
- until the intensity of the unbalance is compensated.
D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :Other characteristics, objects and advantages of the invention will emerge from the description which follows, which is purely illustrative and not limiting, and which must be read in conjunction with the appended drawings in which:
Sur l’ensemble des figures, les éléments similaires portent des références identiques.In all the figures, similar elements bear identical references.
En référence aux figures, un dispositif 1 et un procédé E d’équilibrage dynamique pour rotor, typiquement un rotor de turbomachine 2, vont à présent être décrits.With reference to the figures, a device 1 and a method E of dynamic balancing for a rotor, typically a turbomachine rotor 2, will now be described.
En référence à la figure 1, une turbomachine 2 comprend au moins un carter 20, par exemple un ensemble de carters formant carénage (i.e. ensemble stator) 20, une soufflante 21, un compresseur basse pression 22, un compresseur haute pression 23, une chambre de combustion 24, une turbine haute pression 25 et une turbine basse pression 26.Referring to Figure 1, a turbomachine 2 comprises at least one casing 20, for example a set of casings forming a shroud (i.e. stator set) 20, a fan 21, a low pressure compressor 22, a high pressure compressor 23, a chamber combustion engine 24, a high pressure turbine 25 and a low pressure turbine 26.
Chacun de la soufflante 21, du compresseur basse pression 22, du compresseur haute pression 23, de la turbine haute pression 25, et de la turbine basse pression 26, comprend un rotor mobile en rotation par rapport au carter 20 autour d’un axe longitudinal X-X. De plus, la soufflante 21 comprend une pluralité de pales 210 fixées par leur pied à un moyeu 212 sur lequel est fixé un cône 214 d’entrée d’air centré sur l’axe longitudinal X-X.Each of the fan 21, the low pressure compressor 22, the high pressure compressor 23, the high pressure turbine 25, and the low pressure turbine 26, comprises a rotor movable in rotation relative to the casing 20 around a longitudinal axis X-X. In addition, the fan 21 comprises a plurality of blades 210 fixed by their foot to a hub 212 on which is fixed an air inlet cone 214 centered on the longitudinal axis X-X.
Dans le mode de réalisation illustré en figure 1, la soufflante 21 et le compresseur basse pression 22 sont solidaires en rotation, et sont susceptibles d’être mis en rotation par un arbre basse pression 27 qui est lui-même susceptible d’être mis en rotation par la turbine basse pression 26. L’ensemble formé par la soufflante 21, le compresseur basse pression 22, l’arbre basse pression 27 et la turbine basse pression 26, forme le corps basse pression. Le compresseur haute pression 23 est, quant à lui, susceptible d’être mis en rotation par un arbre haute pression 28, qui est lui-même susceptible d’être mis en rotation par la turbine haute pression 25. L’ensemble formé par le compresseur haute pression 23, l’arbre haute pression 28 et la turbine haute pression 25, forme le corps haute pression. Le positionnement de chacun de l’arbre basse pression 27 et de l’arbre haute pression 28, est assuré par un ensemble de paliers (non représentés).In the embodiment illustrated in Figure 1, the fan 21 and the low pressure compressor 22 are integral in rotation, and are capable of being rotated by a low pressure shaft 27 which is itself capable of being put into rotation by the low pressure turbine 26. The assembly formed by the fan 21, the low pressure compressor 22, the low pressure shaft 27 and the low pressure turbine 26, forms the low pressure body. The high pressure compressor 23 is, for its part, capable of being rotated by a high pressure shaft 28, which is itself capable of being rotated by the high pressure turbine 25. The assembly formed by the high pressure compressor 23, high pressure shaft 28 and high pressure turbine 25 form the high pressure body. The positioning of each of the low pressure shaft 27 and of the high pressure shaft 28 is ensured by a set of bearings (not shown).
En fonctionnement, la soufflante 21 aspire un flux d’air qui se sépare entre un flux secondaire, circulant autour de l’ensemble 20 de carters, et un flux primaire, successivement comprimé au sein du compresseur basse pression 22 et du compresseur haute pression 23, enflammé au sein de la chambre de combustion 24, puis successivement détendu au sein de la turbine haute pression 25 et de la turbine basse pression 26.In operation, the fan 21 draws in a flow of air which separates between a secondary flow, circulating around the assembly 20 of casings, and a primary flow, successively compressed within the low pressure compressor 22 and the high pressure compressor 23 , ignited within the combustion chamber 24, then successively expanded within the high pressure turbine 25 and the low pressure turbine 26.
L'amont et l'aval sont ici définis par rapport au sens d'écoulement normal d’air à travers la turbomachine 2 en fonctionnement. De même, une direction axiale correspond à la direction de l'axe longitudinal X-X, une direction radiale est une direction qui est perpendiculaire à cet axe longitudinal X-X et qui passe par ledit axe longitudinal X-X, et une direction circonférentielle, ou tangentielle, correspond à la direction d’une ligne courbe plane et fermée, dont tous les points se trouvent à égale distance de l’axe longitudinal X-X. Enfin, et sauf précision contraire, les termes « interne (ou intérieur) » et « externe (ou extérieur) », respectivement, sont utilisés en référence à une direction radiale de sorte que la partie ou la face interne (i.e. radialement interne) d'un élément est plus proche de l'axe longitudinal X-X que la partie ou la face externe (i.e. radialement externe) du même élément.Upstream and downstream are here defined relative to the direction of normal air flow through the turbomachine 2 in operation. Similarly, an axial direction corresponds to the direction of the longitudinal axis X-X, a radial direction is a direction which is perpendicular to this longitudinal axis X-X and which passes through said longitudinal axis X-X, and a circumferential or tangential direction corresponds to the direction of a flat, closed curved line, all points of which are equidistant from the longitudinal axis X-X. Finally, and unless otherwise specified, the terms "internal (or interior)" and "external (or exterior)", respectively, are used in reference to a radial direction so that the internal (i.e. radially internal) part or face d an element is closer to the longitudinal axis X-X than the external (i.e. radially external) part or face of the same element.
Un rotor, tel qu’un rotor de turbomachine 2, est susceptible de présenter un balourd. Un balourd correspond à un déséquilibre localisé du rotor et entraîne généralement des vibrations au sein du rotor, lors de la mise en rotation de ce-dernier autour de l’axe longitudinal X-X qui est son axe de rotation. Un balourd se caractérise notamment par une direction radiale, une distance à l’axe de rotation X-X du rotor, et une intensité. Il peut, par ailleurs, être mesuré selon différents procédés. Par exemple, il est possible de mesurer le balourd de la soufflante 21 en disposant un ou plusieurs capteurs de vibrations, tels que des accéléromètres, au niveau d’un ou plusieurs paliers de l’arbre basse pression 27, le balourd étant ensuite déduit à partir de modèles d’ensemble utilisant les mesures issues des capteurs de vibration. Afin d’équilibrer un rotor et supprimer un balourd, il est avantageux de créer artificiellement un contre-balourd, de même intensité, de même direction radiale, mais opposé au balourd par rapport à l’axe de rotation X-X du rotor.A rotor, such as a turbomachine rotor 2, is likely to be unbalanced. An unbalance corresponds to a localized imbalance of the rotor and generally causes vibrations within the rotor, during the rotation of the latter around the longitudinal axis X-X which is its axis of rotation. An imbalance is characterized in particular by a radial direction, a distance from the axis of rotation X-X of the rotor, and an intensity. It can, moreover, be measured according to different methods. For example, it is possible to measure the unbalance of the fan 21 by arranging one or more vibration sensors, such as accelerometers, at the level of one or more bearings of the low pressure shaft 27, the unbalance then being deducted at from overall models using measurements from vibration sensors. In order to balance a rotor and eliminate an unbalance, it is advantageous to artificially create a counter-unbalance, of the same intensity, of the same radial direction, but opposite to the unbalance with respect to the axis of rotation X-X of the rotor.
Ainsi, l’équilibrage du rotor nécessite de connaître avec précision le balourd afin de pouvoir le corriger. Ceci est particulièrement avantageux lors de la conception de la turbomachine 2, par exemple lors des travaux effectués sur des maquettes de ladite turbomachine 2.Thus, rotor balancing requires precise knowledge of the unbalance in order to be able to correct it. This is particularly advantageous during the design of the turbomachine 2, for example during work carried out on models of said turbomachine 2.
En référence à la figure 2, un dispositif d’équilibrage dynamique 1 d’un rotor 21, 22, 27, 26 mobile en rotation par rapport à un ensemble 20 de carters autour d’un axe longitudinal, tel qu’un rotor de turbomachine 2, par exemple une maquette de corps basse pression 21, 22, 27, 26 d’une turbomachine 2, comprend :
- un axe de support 100 propre à être monté fixe sur le rotor, en s’étendant selon l’axe longitudinal X-X,
- une première masselotte 11 montée mobile en rotation sur l’axe de support 100 autour de l’axe longitudinal X-X, et
- une deuxième masselotte 12 montée mobile en rotation sur l’axe de support 100 autour de l’axe longitudinal X-X.Referring to Figure 2, a dynamic balancing device 1 of a rotor 21, 22, 27, 26 movable in rotation relative to a set 20 of casings around a longitudinal axis, such as a turbomachine rotor 2, for example a low-pressure body model 21, 22, 27, 26 of a turbomachine 2, comprises:
- a support shaft 100 adapted to be mounted fixed on the rotor, extending along the longitudinal axis XX,
- a first flyweight 11 rotatably mounted on the support axis 100 around the longitudinal axis XX, and
- A second flyweight 12 rotatably mounted on the support axis 100 around the longitudinal axis XX.
L’axe de support 100 est ainsi solidaire en rotation du rotor autour de l’axe longitudinal X-X. En outre, contrairement à des dispositifs de l’état de la technique où des masselottes étaient disposées à distance de l’axe longitudinal X-X, le fait que l’axe de support 100 s’étende selon l’axe longitudinal X-X permet de s’affranchir d’efforts centrifuges exercés par les masselottes 11, 12 sur l’arbre 27 entraînant le rotor 21, 22, 27, 26 en rotation, et s’étendant lui-aussi selon l’axe longitudinal X-X. En tout état de cause, en faisant varier la position angulaire des deux masselottes 11, 12 autour de l’axe longitudinal X-X, il est possible de créer un contre-balourd évoluant entre 0 et 2 fois le balourd individuel de chaque masselotte 11, 12.The support shaft 100 is thus integral in rotation with the rotor around the longitudinal axis X-X. In addition, unlike devices of the state of the art where weights were arranged at a distance from the longitudinal axis X-X, the fact that the support axis 100 extends along the longitudinal axis X-X makes it possible to free from centrifugal forces exerted by the flyweights 11, 12 on the shaft 27 driving the rotor 21, 22, 27, 26 in rotation, and also extending along the longitudinal axis X-X. In any event, by varying the angular position of the two flyweights 11, 12 around the longitudinal axis X-X, it is possible to create a counter-unbalance varying between 0 and 2 times the individual unbalance of each flyweight 11, 12 .
Dans un mode de réalisation, par exemple illustré sur la figure 2, le dispositif d’équilibrage dynamique 1 comprend un support 10 propre à être monté fixe sur le rotor, de sorte à être solidaire en rotation du rotor. Comme visible sur la figure 2, l’axe de support 100 présente :
- une première partie d’extrémité 1001 faisant saillie d’une première surface du support 10,
- une deuxième partie d’extrémité 1002 faisant saillie d’une deuxième surface du support 10, opposée à la première surface.In one embodiment, for example illustrated in FIG. 2, the dynamic balancing device 1 comprises a support 10 able to be fixedly mounted on the rotor, so as to be integral in rotation with the rotor. As seen in Figure 2, the support pin 100 has:
- a first end part 1001 protruding from a first surface of the support 10,
- A second end part 1002 protruding from a second surface of the support 10, opposite the first surface.
Dans ce mode de réalisation, la première masselotte 11 est montée mobile en rotation sur la première partie d’extrémité 1001, et la deuxième masselotte 12 est montée mobile en rotation sur la deuxième partie d’extrémité 1002.In this embodiment, the first flyweight 11 is rotatably mounted on the first end part 1001, and the second flyweight 12 is rotatably mounted on the second end part 1002.
Chacune de la première masselotte 11 et de la deuxième masselotte 12 est, avantageusement, susceptible d’être entrainée en rotation autour de l’axe longitudinal X-X sans interférer avec l’autre de la première masselotte 11 et de la deuxième masselotte 12. Ceci permet au dispositif d’équilibrage dynamique 1 d’apporter une correction du balourd plus fine, car les deux masselottes 11, 12 peuvent occuper la même position angulaire autour de l’axe longitudinal X-X, sans venir en butée l’une contre l’autre. En d’autres termes, le contre-balourd créé peut prendre n’importe quelle position angulaire autour de l’axe longitudinal X-X.Each of the first flyweight 11 and the second flyweight 12 is advantageously capable of being driven in rotation around the longitudinal axis X-X without interfering with the other of the first flyweight 11 and the second flyweight 12. This allows the dynamic balancing device 1 to provide finer unbalance correction, since the two flyweights 11, 12 can occupy the same angular position around the longitudinal axis X-X, without coming into abutment against each other. In other words, the counter-unbalance created can assume any angular position around the longitudinal axis X-X.
Dans le mode de réalisation illustré en figure 2, la première masselotte 11 est décalée axialement par rapport à la deuxième masselotte 12, c’est-à-dire qu’elle est décalée par rapport à la deuxième masselotte 12 le long de l’axe longitudinal X-X. Ceci n’est cependant pas limitatif, la première masselotte 11 et la deuxième masselotte 12 pouvant être disposées à la même position le long de l’axe longitudinal X-X. Dans ce cas, l’une de la première masselotte 11 et de la deuxième masselotte 12 est, par exemple, creusée d’une lumière présentant une forme complémentaire de l’autre de la première masselotte 11 et de la deuxième masselotte 12 afin que cette-dernière puisse être entrainée en rotation autour de l’axe longitudinal X-X sans interférer avec celle de la première masselotte 11 et de la deuxième masselotte 12 qui est creusée. Lorsque la première masselotte 11 et la deuxième masselotte 12 occupe la même position le long de l’axe longitudinal X-X, leur encombrement axial est réduit.In the embodiment illustrated in FIG. 2, the first counterweight 11 is offset axially with respect to the second counterweight 12, that is to say that it is offset with respect to the second counterweight 12 along the axis longitudinal X-X. This is however not limiting, the first flyweight 11 and the second flyweight 12 being able to be arranged at the same position along the longitudinal axis X-X. In this case, one of the first flyweight 11 and the second flyweight 12 is, for example, hollowed out with a slot having a shape complementary to the other of the first flyweight 11 and the second flyweight 12 so that this -last can be driven in rotation around the longitudinal axis X-X without interfering with that of the first flyweight 11 and the second flyweight 12 which is dug. When the first flyweight 11 and the second flyweight 12 occupy the same position along the longitudinal axis X-X, their axial bulk is reduced.
En tout état de cause, comme visible sur les figures 3 et 4, chacune de la première masselotte 11 et de la deuxième masselotte 12 présente avantageusement une forme de demi-disque, la première masselotte 11 étant de préférence identique à la deuxième masselotte 12. De cette manière, l’espace occupé par le dispositif d’équilibrage dynamique 1 est optimisé. Dans un mode de réalisation, la première masselotte 11 présente une forme complémentaire de la deuxième masselotte 12 de sorte que, lorsque la première masselotte 11 et la deuxième masselotte 12 sont positionnées l’une par rapport à l’autre avec un décalage angulaire prédéfini autour de l’axe longitudinal X-X, typiquement de 180°, le dispositif d’équilibrage dynamique 1 n’exerce aucun balourd sur le rotor.In any case, as visible in Figures 3 and 4, each of the first flyweight 11 and the second flyweight 12 advantageously has the shape of a half-disk, the first flyweight 11 preferably being identical to the second flyweight 12. In this way, the space occupied by the dynamic balancing device 1 is optimized. In one embodiment, the first flyweight 11 has a complementary shape to the second flyweight 12 so that, when the first flyweight 11 and the second flyweight 12 are positioned relative to each other with a predefined angular offset around of the longitudinal axis X-X, typically 180°, the dynamic balancing device 1 exerts no unbalance on the rotor.
Le dispositif d’équilibrage dynamique 1 peut, dans un mode de réalisation, comprendre plus que deux masselottes 11, 12. Dans ce cas, les autres masselottes peuvent, ou non, être décalées axialement par rapport à la première masselotte 11 et à la deuxième masselotte 12, et/ou être, ou non, décalées axialement les unes par rapport aux autres. Les masselottes supplémentaires permettent notamment de corriger des balourds prenant la forme de moments d’inertie par rapport à l’axe longitudinal X-X.The dynamic balancing device 1 may, in one embodiment, comprise more than two flyweights 11, 12. In this case, the other flyweights may or may not be axially offset with respect to the first flyweight 11 and to the second flyweight 12, and/or be, or not, axially offset relative to each other. The additional weights make it possible in particular to correct imbalances taking the form of moments of inertia with respect to the longitudinal axis X-X.
Dans un mode de réalisation, l’une au moins de la première masselotte 11 et de la deuxième masselotte 12 comprend un matériau dense, de préférence de densité comprise entre 15 et 20 tonnes par mètre cube. Dans une variante préférentielle, les deux masselottes 11, 12 comprennent un matériau, par exemple le Triamet® G19, qui présente une densité de 18 tonnes par mètre cube. Chacune des masselottes 11, 12 présente alors avantageusement un balourd compris entre 75 et 150 cm.g, de préférence valant 100 cm.g, ce qui est notamment suffisant pour l’équilibrage de balourds de rotors expérimentaux se présentant sous forme de maquettes.In one embodiment, at least one of the first flyweight 11 and the second flyweight 12 comprises a dense material, preferably with a density of between 15 and 20 tonnes per cubic meter. In a preferred variant, the two weights 11, 12 comprise a material, for example Triamet® G19, which has a density of 18 tons per cubic meter. Each of the flyweights 11, 12 then advantageously has an unbalance of between 75 and 150 cm.g, preferably equal to 100 cm.g, which is in particular sufficient for balancing the unbalance of experimental rotors in the form of models.
Toujours en référence à la figure 2, dans un mode de réalisation, le dispositif d’équilibrage dynamique 1 comprend :
- un premier moteur 13 configuré pour entraîner en rotation la première masselotte 11, et
- un deuxième moteur 14 configuré pour entraîner en rotation la deuxième masselotte 12.Still with reference to Figure 2, in one embodiment, the dynamic balancing device 1 comprises:
- a first motor 13 configured to drive the first flyweight 11 in rotation, and
- a second motor 14 configured to drive the second weight 12 in rotation.
Chacun du premier moteur 13 et du deuxième moteur 14 est configuré pour être monté fixe sur le rotor, par exemple en étant propre à être monté fixe sur un support 15, 16 correspondant, les supports 15, 16 des moteurs 13, 14 pouvant alors être fixés sur le support 10 des masselottes, par exemple par l’intermédiaire de vis boulonnées 18 traversant chacun de ces trois supports 10, 15, 16.Each of the first motor 13 and of the second motor 14 is configured to be fixedly mounted on the rotor, for example by being able to be fixedly mounted on a corresponding support 15, 16, the supports 15, 16 of the motors 13, 14 then being able to be fixed on the support 10 of the flyweights, for example by means of bolted screws 18 passing through each of these three supports 10, 15, 16.
Avantageusement, l’un au moins parmi le premier moteur 13 et le deuxième moteur 14 est un moteur électrique. Il s’agit en effet d’un moteur qui puisse facilement être rendu compact, ce qui peut s’avérer particulièrement intéressant lorsque le dispositif d’équilibrage dynamique 1 est utilisé au sein d’une maquette, de dimensions réduites.Advantageously, at least one of the first motor 13 and the second motor 14 is an electric motor. This is in fact an engine which can easily be made compact, which can prove to be particularly advantageous when the dynamic balancing device 1 is used within a model, of reduced dimensions.
Dans une variante, l’un au moins du premier moteur 13 et du deuxième moteur 14 est configuré pour entraîner les masselottes 11, 12 à des vitesses comprises entre 10 000 et 15 000 tours par minute, de préférence 12 000 tours par minute.In a variant, at least one of the first motor 13 and of the second motor 14 is configured to drive the flyweights 11, 12 at speeds of between 10,000 and 15,000 revolutions per minute, preferably 12,000 revolutions per minute.
Dans une variante préférentielle, l’axe d’entraînement 130, 140 de chacun du premier moteur 13 et du deuxième moteur 14 s’étend selon l’axe de support 10. Ceci permet de soulager les paliers (non représentés) des moteurs 13, 14 de sorte que l’axe de support 10 reprenne les efforts exercés par les masselottes 11, 12 et non les axes d’entraînement 130, 140 des moteurs 13, 14. En d’autres termes, ceci permet de limiter la centrifugation des moteurs 13, 14. En tout état de cause, les engrenages d’entraînement (non représentés) des moteurs 13, 14 sont souples.In a preferred variant, the drive shaft 130, 140 of each of the first motor 13 and of the second motor 14 extends along the support shaft 10. This makes it possible to relieve the bearings (not shown) of the motors 13, 14 so that the support shaft 10 takes up the forces exerted by the flyweights 11, 12 and not the drive shafts 130, 140 of the motors 13, 14. In other words, this makes it possible to limit the centrifugation of the motors 13, 14. In any event, the drive gears (not shown) of the motors 13, 14 are flexible.
Dans une variante, l’un au moins du premier moteur 13 et du deuxième moteur 14 entraîne la masselotte 11, 12 correspondante par l’intermédiaire d’un mécanisme de réduction (non représenté). Ceci permet de générer un couple important sur la masselotte 11, 12. En outre, cela permet de rendre le dispositif d’équilibrage dynamique 1 irréversible. En effet, les efforts tournants vus par les masselottes 11, 12 ne sont, ainsi, pas appliqués aux moteurs 13, 14, ce qui protège ces-derniers. L’utilisation d’un mécanisme de réduction est d’ailleurs d’autant avantageuse que la vitesse d’entrainement des moteurs 13, 14 est élevée. Enfin, le mécanisme de réduction peut servir de mécanisme de sûreté en cas de panne des moteurs 13, 14. Dans ce cas, les masselottes 11, 12 pourraient en effet générer un balourd supérieur au balourd initial du rotor. La présence du mécanisme de réduction permet de conserver les masselottes 11, 12 dans leur position au moment de la panne, le temps d’effectuer une maintenance.Alternatively, at least one of the first motor 13 and the second motor 14 drives the corresponding weight 11, 12 via a reduction mechanism (not shown). This makes it possible to generate a high torque on the flyweight 11, 12. In addition, this makes it possible to make the dynamic balancing device 1 irreversible. Indeed, the rotating forces seen by the flyweights 11, 12 are thus not applied to the motors 13, 14, which protects the latter. The use of a reduction mechanism is moreover all the more advantageous as the drive speed of the motors 13, 14 is high. Finally, the reduction mechanism can serve as a safety mechanism in the event of failure of the motors 13, 14. In this case, the flyweights 11, 12 could indeed generate an unbalance greater than the initial unbalance of the rotor. The presence of the reduction mechanism makes it possible to keep the flyweights 11, 12 in their position at the time of the breakdown, the time to carry out maintenance.
Dans un mode de réalisation, le dispositif d’équilibrage dynamique 1 est pilotable à distance. Pour ce faire, il comprend typiquement un calculateur (non représenté). En outre, afin d’assurer la commande et l’alimentation en énergie électrique des moteurs 13, 14 dans un repère, il comprend une télémesure (non représentée) qui permet de transmettre des signaux entre un repère tournant et un repère fixe, et comporte par exemple deux transformateurs tournants, l’un pour la puissance électrique, et l’autre pour le relai des signaux faibles. Dans d’autres modes de réalisation, l’alimentation en énergie électrique est assurée par des accumulateurs (non représentés) embarqués dans le dispositif d’équilibrage dynamique 1, les commandes étant relayés au moyen de supports immatériels de type Wifi ou Bluetooth.In one embodiment, the dynamic balancing device 1 can be controlled remotely. To do this, it typically comprises a computer (not shown). In addition, in order to ensure the control and the supply of electrical energy to the motors 13, 14 in a marker, it comprises a telemetry (not shown) which makes it possible to transmit signals between a rotating marker and a fixed marker, and comprises for example two rotary transformers, one for the electric power, and the other for the relay of the weak signals. In other embodiments, the electrical energy supply is ensured by accumulators (not shown) embedded in the dynamic balancing device 1, the commands being relayed by means of intangible media of the Wifi or Bluetooth type.
Le dispositif d’équilibrage dynamique 1 peut typiquement être piloté de la manière suivante.The dynamic balancing device 1 can typically be controlled in the following way.
Un ordre d’équilibrage (ou de déséquilibrage) est envoyé au dispositif d’équilibrage dynamique 1, une fois ce-dernier monté sur un rotor à équilibrer (ou déséquilibrer). Cet ordre peut par exemple consister en un objectif de contre-balourd (ou de balourd), c’est-à-dire d’atteindre une valeur spécifique de contre-balourd (ou de balourd) pour le rotor.A balancing (or unbalancing) order is sent to the dynamic balancing device 1, once the latter is mounted on a rotor to be balanced (or unbalanced). This command can for example consist of a counter-unbalance (or unbalance) objective, i.e. to reach a specific counter-unbalance (or unbalance) value for the rotor.
Le calculateur reçoit l’ordre et le compare à la situation dynamique du rotor, typiquement en utilisant les données fournies par les capteurs de vibrations disposés au niveau de paliers du rotor. Il commande ensuite le fonctionnement des moteurs 13, 14 qui mettent en rotation les masselottes 11, 12 autour de l’axe longitudinal, et retournent au calculateur les positions atteintes. Par asservissement, le calculateur affine ensuite la position des masselottes 11, 12 afin d’atteindre le contre-balourd fixé.The computer receives the order and compares it to the dynamic situation of the rotor, typically by using the data supplied by the vibration sensors arranged at the level of the rotor bearings. It then controls the operation of the motors 13, 14 which rotate the flyweights 11, 12 around the longitudinal axis, and return the positions reached to the computer. By servo-control, the computer then refines the position of the flyweights 11, 12 in order to reach the fixed counter-unbalance.
Plus précisément, en référence aux figures 3 à 5 , un procédé d’équilibrage dynamique E d’un rotor comprend les étapes suivantes. Sur ces figures le balourd du rotor est symbolisé par un disque relié par une baguette à l’axe longitudinal X-X. Le rayon du disque correspond à l’intensité du balourd, la longueur de la baguette correspond à la distance du balourd à l’axe longitudinal X-X, et la direction de la baguette correspond à la direction radiale du balourd.More specifically, with reference to Figures 3 to 5, a dynamic balancing process E of a rotor comprises the following steps. In these figures the unbalance of the rotor is symbolized by a disc connected by a rod to the longitudinal axis X-X. The radius of the disk corresponds to the intensity of the unbalance, the length of the stick corresponds to the distance of the unbalance from the longitudinal axis X-X, and the direction of the stick corresponds to the radial direction of the unbalance.
Avantageusement, le procédé d’équilibrage dynamique E décrit est mis en œuvre lors du fonctionnement du rotor, c’est-à-dire lors d’une mise en rotation du rotor par rapport au carter 20 autour de l’axe longitudinal X-X.Advantageously, the dynamic balancing process E described is implemented during operation of the rotor, that is to say during rotation of the rotor relative to the housing 20 around the longitudinal axis X-X.
Lors d’une première étape, la direction radiale du balourd est recherchée. En d’autres termes, la position angulaire du balourd cherche à être déterminée.During a first step, the radial direction of the unbalance is sought. In other words, the angular position of the unbalance seeks to be determined.
Pour ce faire, comme visible sur la figure 3, la première masselotte 11 est tout d’abord mise en rotation E1 par rapport à la deuxième masselotte 12 autour de l’axe de support 10 de sorte à ce que la première masselotte 11 et la deuxième masselotte 12 occupent un secteur angulaire commun A. Autrement dit, les masselottes 11, 12 sont mises en rotation l’une par rapport à l’autre de sorte à être positionnées à 180° l’une de l’autre (i.e. symétriquement opposée l’une à l’autre par rapport à l’axe longitudinal), à une ouverture angulaire O près.To do this, as seen in Figure 3, the first weight 11 is first rotated E1 relative to the second weight 12 around the support axis 10 so that the first weight 11 and the second flyweight 12 occupy a common angular sector A. In other words, the flyweights 11, 12 are rotated relative to each other so as to be positioned at 180° from each other (i.e. symmetrically opposite to each other with respect to the longitudinal axis), to within an angular aperture O.
Ensuite, toujours en référence à la figure 3, la première masselotte 11 et la deuxième masselotte 12 sont mises en rotation E2 de manière simultanée en phase avec la première masselotte 11 autour de l’axe de support 10 de sorte à :
- maintenir constant le secteur angulaire commun A, et
- déplacer ledit secteur angulaire commun A autour de l’axe de support 10 jusqu’à aligner le secteur angulaire commun A avec la direction radiale du balourd.
En fait, au moment où l’ouverture angulaire O entre les deux masselottes 11, 12 s’aligne avec la direction radiale du balourd, la situation dynamique du rotor s’améliore. En effet, le contre-balourd formé par le secteur angulaire commun A des deux masselottes 11, 12 est dans la même direction radiale que le balourd du rotor.Then, still with reference to Figure 3, the first flyweight 11 and the second flyweight 12 are rotated E2 simultaneously in phase with the first flyweight 11 around the support axis 10 so as to:
- keep the common angular sector A constant, and
- moving said common angular sector A around the support axis 10 until the common angular sector A is aligned with the radial direction of the unbalance.
In fact, when the angular opening O between the two flyweights 11, 12 aligns with the radial direction of the unbalance, the dynamic situation of the rotor improves. Indeed, the counter-unbalance formed by the common angular sector A of the two flyweights 11, 12 is in the same radial direction as the unbalance of the rotor.
Lors d’une deuxième étape, l’intensité du balourd est recherchée et contrebalancée. Pour ce faire, comme visible sur la figure 4, la première masselotte 11 et la deuxième masselotte 12 sont mise en rotation simultanée E3, la première masselotte 11 étant déplacée en opposition de phase avec la deuxième masselotte 12 autour de l’axe de support 10 de sorte à :
- augmenter le secteur angulaire commun A, et
- jusqu’à compenser l’intensité du balourd.
Plus précisément, les deux masselottes 11, 12 sont mises en rotation avec des vitesses égales mais des sens de rotation opposées jusqu’à ce que la situation dynamique du rotor devienne faible, c’est-à-dire que l’ensemble formé par le rotor et le dispositif d’équilibrage dynamique 1 présente un balourd total résiduel (i.e. somme du balourd initial du rotor et du contre-balourd formé par les deux masselottes 11, 12) qui soit minimal. Le secteur angulaire commun A est alors centré sur la direction radiale du balourd, et opposé au balourd par rapport à l’axe longitudinal X-X.
Dans le cas où il s’agit de déséquilibrer volontairement le rotor, c’est-à-dire où un balourd supérieur au balourd initial du rotor est recherché, les masselottes 11, 12 sont mises en rotation simultanées autour de l’axe de support 10, la première masselotte 11 étant déplacée en opposition de phase avec la deuxième masselotte 12, de sorte à augmenter l’intensité du balourd initial, c’est-à-dire jusqu’à aggraver l’intensité du balourd. En d’autres termes, le secteur angulaire commun A est alors centré sur la direction radiale du balourd mais, cette fois, du même côté que le balourd par rapport à l’axe longitudinal X-X.During a second step, the intensity of the unbalance is sought and counterbalanced. To do this, as seen in Figure 4, the first flyweight 11 and the second flyweight 12 are rotated simultaneously E3, the first flyweight 11 being moved in phase opposition with the second flyweight 12 around the support axis 10 in order to :
- increase the common angular sector A, and
- until the intensity of the unbalance is compensated.
More specifically, the two weights 11, 12 are rotated with equal speeds but opposite directions of rotation until the dynamic situation of the rotor becomes weak, that is to say that the assembly formed by the rotor and the dynamic balancing device 1 has a total residual unbalance (ie sum of the initial unbalance of the rotor and the counter-unbalance formed by the two flyweights 11, 12) which is minimal. The common angular sector A is then centered on the radial direction of the unbalance, and opposite the unbalance with respect to the longitudinal axis XX.
In the case where it is a question of voluntarily unbalancing the rotor, that is to say where an unbalance greater than the initial unbalance of the rotor is sought, the flyweights 11, 12 are rotated simultaneously around the support axis 10, the first flyweight 11 being moved in phase opposition with the second flyweight 12, so as to increase the intensity of the initial unbalance, that is to say until the intensity of the unbalance worsens. In other words, the common angular sector A is then centered on the radial direction of the unbalance but, this time, on the same side as the unbalance with respect to the longitudinal axis XX.
Dans l’exemple de réalisation illustré sur la figure 2, le dispositif d’équilibrage dynamique 1 est logé au sein du cône 214 de la soufflante 21 de la turbomachine 2. Ceci n’est cependant pas limitatif, attendu qu’un tel dispositif d’équilibrage dynamique 1 peut être disposé à n’importe quelle position au sein du corps basse pression 21, 22, 27, 26.In the exemplary embodiment illustrated in FIG. 2, the dynamic balancing device 1 is housed within the cone 214 of the fan 21 of the turbomachine 2. This is not, however, limiting, since such a device dynamic balancing 1 can be arranged at any position within the low pressure body 21, 22, 27, 26.
Grâce au dispositif 1 et au procédé E d’équilibrage dynamique décrits, il est possible d’ajuster l’équilibrage d’un rotor sans arrêt machine, ni démontage de pièces pour avoir accès aux zones d’équilibrage et mettre en œuvre les réglages. Même, il est possible de volontairement déséquilibrer le rotor, par exemple lors des travaux de conception dudit rotor, afin d’en étudier le comportement, typiquement sur une maquette. Ces éléments sont notamment avantageux pour corriger de façon autonome et automatisée le balourd d’un rotor, que ce soit lors d’une maintenance, d’une fabrication, par exemple une fabrication en série, ou de phases de tests sur ledit rotor. En tout état de cause, grâce au dispositif 1 et au procédé E d’équilibrage dynamique décrits, il est possible de déterminer directement le balourd d’un rotor. Par exemple, cette détermination peut être mise en œuvre au moyen d’un modèle dynamique reliant les informations acquises par les capteurs de vibration et celles relatives à la position relative de masselottes autour de l’axe longitudinal. Ceci est notamment plus simple et plus efficace que les procédés de détermination de balourd connus de l’état de la technique, où le balourd est déterminé par lecture du nombre et de la position radiale de masselottes permettant d’attendre une situation vibratoire fixée.Thanks to the device 1 and the dynamic balancing process E described, it is possible to adjust the balancing of a rotor without stopping the machine, or dismantling parts to gain access to the balancing zones and implement the adjustments. It is even possible to voluntarily unbalance the rotor, for example during the design work of said rotor, in order to study its behavior, typically on a model. These elements are particularly advantageous for autonomously and automatically correcting the unbalance of a rotor, whether during maintenance, manufacturing, for example mass production, or test phases on said rotor. In any case, thanks to the device 1 and the dynamic balancing method E described, it is possible to directly determine the unbalance of a rotor. For example, this determination can be implemented by means of a dynamic model linking the information acquired by the vibration sensors and that relating to the relative position of the flyweights around the longitudinal axis. This is in particular simpler and more efficient than the unbalance determination methods known from the state of the art, where the unbalance is determined by reading the number and the radial position of the flyweights making it possible to wait for a fixed vibration situation.
Dans tout ce qui a été décrit précédemment, la turbomachine 2 est de type turboréacteur à double-corps, double flux, à entraînement direct. Ceci n’est cependant pas limitatif, attendu que le dispositif 1 et le procédé E d’équilibrage dynamique décrits peuvent également être utilisés pour n’importe quel type de turbomachine 2, telles qu’un turbopropulseur, un turboréacteur présentant une architecture à réducteur, ou une turbomachine de type triple-corps, double-flux, qu’il s’agisse d’ailleurs de maquettes ou de turbomachines de taille réelle.In all that has been described previously, the turbomachine 2 is of the twin-spool, double-flow, direct-drive turbojet type. However, this is not limiting, since the device 1 and the dynamic balancing method E described can also be used for any type of turbomachine 2, such as a turboprop, a turbojet having a reduction gear architecture, or a triple-body, double-flow turbomachine, whether these are models or real-size turbomachines.
Claims (11)
- un axe de support (100) propre à être monté fixe sur le rotor, en s’étendant selon l’axe longitudinal (X-X),
- une première masselotte (11) montée mobile en rotation sur l’axe de support (100) autour de l’axe longitudinal (X-X), et
- une deuxième masselotte (12) montée mobile en rotation sur l’axe de support (100) autour de l’axe longitudinal (X-X).Dynamic balancing device (1) for a rotor, said rotor being rotatable relative to a casing around a longitudinal axis (XX), the device (1) comprising:
- a support shaft (100) suitable for being mounted fixed on the rotor, extending along the longitudinal axis (XX),
- a first weight (11) rotatably mounted on the support axis (100) around the longitudinal axis (XX), and
- a second counterweight (12) rotatably mounted on the support axis (100) around the longitudinal axis (XX).
- une première partie d’extrémité (1001) faisant saillie d’une première surface du support (10),
- une deuxième partie d’extrémité (1002) faisant saillie d’une deuxième surface du support (10), opposée à la première surface,
- la première masselotte (11) étant montée mobile en rotation sur la première partie d’extrémité (1001), et
- la deuxième masselotte (12) étant montée mobile en rotation sur la deuxième partie d’extrémité (1002).Device according to claim 3, further comprising a support (10), the support pin (100) having:
- a first end part (1001) protruding from a first surface of the support (10),
- a second end part (1002) protruding from a second surface of the support (10), opposite the first surface,
- the first flyweight (11) being rotatably mounted on the first end part (1001), and
- the second flyweight (12) being rotatably mounted on the second end part (1002).
- un premier moteur (13) configuré pour entraîner en rotation la première masselotte (11), et
- un deuxième moteur (14) configuré pour entraîner en rotation la deuxième masselotte (12),
chacun du premier moteur (13) et du deuxième moteur (14) étant configuré pour être monté fixe sur le rotor.Device according to one of Claims 1 to 4, further comprising:
- a first motor (13) configured to drive the first flyweight (11) in rotation, and
- a second motor (14) configured to drive the second flyweight (12) in rotation,
each of the first motor (13) and the second motor (14) being configured to be fixedly mounted on the rotor.
- un carter (10),
- un rotor (21, 22, 27, 26) mobile en rotation par rapport au carter (10) autour d’un axe longitudinal (X-X), et
- un dispositif d’équilibrage dynamique (1) pour rotor selon l’une des revendications 1 à 7.Turbomachine assembly (2) comprising:
- a casing (10),
- a rotor (21, 22, 27, 26) rotatable relative to the housing (10) around a longitudinal axis (XX), and
- a dynamic balancing device (1) for a rotor according to one of claims 1 to 7.
- étant mobile en rotation par rapport à un carter autour d’un axe longitudinal (X-X), et
- présentant un balourd ayant une direction radiale et une intensité,
le procédé (E) comprenant des étapes de :
- mise en rotation (E1) d’une première masselotte (11) par rapport à une deuxième masselotte (12) autour d’un axe de support (100) monté fixe sur le rotor, et s’étendant selon l’axe longitudinal (X-X), de sorte à ce que la première masselotte (11) et la deuxième masselotte (12) occupent un secteur angulaire commun (A), et
- mise en rotation simultanée (E2) de la première masselotte (11) et de la deuxième masselotte (12) en phase avec la première masselotte (11) autour de l’axe de support (100) de sorte à :
○ maintenir constant le secteur angulaire commun (A), et
○ déplacer ledit secteur angulaire commun (A) autour de l’axe de support (100) jusqu’à aligner le secteur angulaire commun (A) avec la direction radiale du balourd.Dynamic balancing method (E) of a rotor, said rotor:
- being rotatable relative to a housing around a longitudinal axis (XX), and
- presenting an unbalance having a radial direction and an intensity,
the method (E) comprising steps of:
- rotation (E1) of a first counterweight (11) relative to a second counterweight (12) around a support axis (100) fixedly mounted on the rotor, and extending along the longitudinal axis ( XX), so that the first flyweight (11) and the second flyweight (12) occupy a common angular sector (A), and
- simultaneous rotation (E2) of the first flyweight (11) and the second flyweight (12) in phase with the first flyweight (11) around the support axis (100) so as to:
○ keep the common angular sector (A) constant, and
○ moving said common angular sector (A) around the support axis (100) until the common angular sector (A) is aligned with the radial direction of the unbalance.
- augmenter le secteur angulaire commun (A), et
- jusqu’à compenser l’intensité du balourd.Method according to claim 10, further comprising a step of simultaneously rotating (E3) the first flyweight (11) and the second flyweight (12), the first flyweight (11) being moved in phase opposition with the second weight (12) around the support axis (100) so as to:
- increase the common angular sector (A), and
- until the intensity of the unbalance is compensated.
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2134270A1 (en) * | 1971-07-09 | 1973-01-25 | Waldrich Werkzeugmasch | DEVICE FOR STATIC AND DYNAMIC BALANCING OF ROTATING ROTORS |
DE4244015A1 (en) * | 1992-12-24 | 1994-06-30 | Thomas Gerlach | Balancing head with adjustable imbalance for application to a machine part to be balanced |
EP0657727A1 (en) * | 1993-12-08 | 1995-06-14 | Electricite De France | Procedure, device and application for the dynamic balancing of a rotating object |
WO2008127362A2 (en) * | 2006-10-11 | 2008-10-23 | Lord Corporation | Aircraft with transient-discriminating propeller balancing system |
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2134270A1 (en) * | 1971-07-09 | 1973-01-25 | Waldrich Werkzeugmasch | DEVICE FOR STATIC AND DYNAMIC BALANCING OF ROTATING ROTORS |
DE4244015A1 (en) * | 1992-12-24 | 1994-06-30 | Thomas Gerlach | Balancing head with adjustable imbalance for application to a machine part to be balanced |
EP0657727A1 (en) * | 1993-12-08 | 1995-06-14 | Electricite De France | Procedure, device and application for the dynamic balancing of a rotating object |
WO2008127362A2 (en) * | 2006-10-11 | 2008-10-23 | Lord Corporation | Aircraft with transient-discriminating propeller balancing system |
FR3004418A1 (en) | 2013-04-16 | 2014-10-17 | Snecma | SYSTEM AND METHOD FOR DYNAMIC AZIMUTAL BALANCING OF AIRCRAFT PROPELLER ROTOR |
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