FR3110637A1 - THROUGH HOLE FOR MOTOR BALANCING SCREWS - Google Patents
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Abstract
TROU DEBOUCHANT POUR VIS D’EQUILIBRAGE D’UN MOTEUR Un aspect de l’invention concerne un ensemble (1) pour moteur aéronautique comprenant un cône avant (2) et une virole (3) d’axe X fixés l’un à l’autre, la virole (3) présentant une surface extérieure (32) dans le prolongement du cône avant (2), et n vis (4) d’équilibrage disposées radialement dans un plan perpendiculaire à l’axe X et placées dans n trous débouchants (30) caractérisé en ce que chaque trou débouchant (30) présente un bord aval (311, 312) incliné axialement. L’inclinaison du bord aval (311, 312) permet de supprimer la surface frontale dans la veine aérodynamique. La surface de raccordement est alors évolutive dans le sens du flux d’air entre le trou qui sert à loger la vis d’équilibrage et la veine aérodynamique de la virole arrière de capot. Figure à publier avec l’abrégé : Figure 4THROUGH HOLE FOR ENGINE BALANCING SCREW One aspect of the invention relates to an assembly (1) for an aeronautical engine comprising a front cone (2) and an X-axis ferrule (3) fixed to each other another, the ferrule (3) having an outer surface (32) in the extension of the front cone (2), and n balancing screws (4) arranged radially in a plane perpendicular to the axis X and placed in n through holes (30) characterized in that each through hole (30) has a downstream edge (311, 312) inclined axially. The inclination of the downstream edge (311, 312) eliminates the frontal surface in the aerodynamic vein. The connection surface is then scalable in the direction of the air flow between the hole which is used to house the balancing screw and the aerodynamic vein of the rear cowl shell. Figure to be published with abstract: Figure 4
Description
DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTIONTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
Le domaine technique de l’invention est celui des moteurs aéronautiques et plus particulièrement les ensemble cône avant- virole et les vis d’équilibrage et le trous débouchants dans lesquels ils sont vissés.The technical field of the invention is that of aeronautical engines and more particularly the nose cone-shell assembly and the balancing screws and the through holes in which they are screwed.
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTIONTECHNOLOGICAL BACKGROUND OF THE INVENTION
Sur les moteurs d’aéronautiques, l’équilibrage final du moteur est souvent réalisé par une rangée de vis radiales, c’est à dire définies dans un plan perpendiculaire à l’axe moteur. Ces vis sont appelées vis d’équilibrage.On aeronautical engines, the final balancing of the engine is often carried out by a row of radial screws, i.e. defined in a plane perpendicular to the engine axis. These screws are called balancing screws.
Ces vis sont situées en général sur la virole arrière de capot à l’aval du cône avant dans des trous débouchants dans la veine afin de faciliter l’opération d’équilibrage après une visite en atelier par exemple. Les trous débouchants peuvent aussi être disposés sur l’arrière du cône avant.These screws are generally located on the rear shroud of the cowl downstream of the front cone in holes that emerge in the vein in order to facilitate the balancing operation after a visit to the workshop, for example. Through-holes can also be arranged on the back of the front cone.
L’inclinaison de la veine aérodynamique de la virole arrière de capot est d’environ 45°. Le nombre de trous pour loger ces vis est en général identique au nombre d’aube.The inclination of the aerodynamic vein of the rear bonnet shell is around 45°. The number of holes to accommodate these screws is generally identical to the number of blades.
Les trous pour loger les têtes de vis d’équilibrage sont percés radialement c’est-à-dire perpendiculairement à l’axe moteur ce qui induit pour chaque trou débouchant dans la veine aérodynamique une surface frontale verticale autrement dit une marche montante entre le dessus de la tête de vis et la veine aérodynamique de la virole perturbant ainsi de manière perceptible l’écoulement de l’air en amont du pied d’aube.The holes to house the balancing screw heads are drilled radially, that is to say perpendicular to the engine axis, which induces for each hole opening into the aerodynamic vein a vertical front surface, in other words a rising step between the top of the screw head and the aerodynamic vein of the shroud thus perceptibly disturbing the flow of air upstream of the blade root.
Pour certains moteurs, il peut être nécessaire de doubler la capacité d’équilibrage, cependant le doublement du nombre de vis va dégrader la veine aérodynamique.For some engines, it may be necessary to double the balancing capacity, however doubling the number of screws will degrade the aerodynamic vein.
Pour améliorer l’impact aérodynamique des trous de vis d’équilibrage débouchants dans la veine, il est connu du brevet FR 3 060 056, de venir capoter chaque trou par un bouchon ou de capoter l’ensemble des trous par une virole qui pourrait être le prolongement du cône sur la virole. Il est également connu du brevet FR 2 908 827, de capoter l’ensemble des trous par un anneau.To improve the aerodynamic impact of the balancing screw holes opening into the vein, it is known from patent FR 3 060 056 to cover each hole with a plug or to cover all the holes with a ferrule which could be the extension of the cone on the ferrule. It is also known from patent FR 2 908 827 to cover all the holes with a ring.
Cependant, ces solutions ne sont pas satisfaisantes car :
- le bouchon ne peut être rapporté que par l’extérieur et sa tenue en fonctionnement n’est garantie que par mise au point difficile, la force centrifuge pouvant entrainer un décrochement du bouchon si la conception n’est pas parfaite tout comme la fabrication et le montage.
- la solution de capotage de l’ensemble des trous est possible techniquement mais cela complexifie son profil : une double peau, l’ajout d’un jonc d’étanchéité entre l’extrémité du cône et la virole arrière de capot, et c’est compliqué au niveau de la maintenance car les vis d’équilibrage ne sont accessibles qu’après démontage du cône.
- the cap can only be attached from the outside and its operating behavior is only guaranteed by difficult fine-tuning, the centrifugal force being able to cause the cap to detach if the design is not perfect, as is the manufacture and the assembly.
- the cowling solution for all the holes is technically possible but this complicates its profile: a double skin, the addition of a sealing ring between the end of the cone and the rear cowl ring, and that is complicated in terms of maintenance because the balancing screws are only accessible after dismantling the cone.
L’invention offre une solution aux problèmes évoqués précédemment, en permettant d’améliorer l’écoulement aérodynamiques par un profil particulier du trou débouchant.The invention offers a solution to the problems mentioned above, by making it possible to improve the aerodynamic flow by a particular profile of the through hole.
L’ensemble pour moteur aéronautique selon l’invention comprend un cône avant et une virole d’axe X fixés l’un à l’autre, la virole présentant une surface extérieure dans le prolongement du cône avant, et n vis d’équilibrage disposées radialement dans un plan perpendiculaire à l’axe X et placées dans n trous débouchants, il est caractérisé en ce que chaque trou débouchant présente un bord aval incliné axialement. L’inclinaison du bord aval permet de supprimer la surface frontale dans la veine aérodynamique. La surface de raccordement est alors évolutive dans le sens du flux d’air entre le trou qui sert à loger la vis d’équilibrage et la veine aérodynamique de la virole arrière de capot. On peut ainsi réduire l’impact aérodynamique de la surface résultante entre le dessus de la tête de vis d’équilibrage et le haut du trou débouchant dans la veine, tout en gardant un accès direct à la vis d’équilibrage pour faciliter les opérations de maintenance. Avec ce profil, on peut avoir un nombre n de vis supérieur au nombre d’aubes.The assembly for an aeronautical engine according to the invention comprises a front cone and an X-axis ferrule fixed to each other, the ferrule having an outer surface in the extension of the front cone, and n balancing screws arranged radially in a plane perpendicular to the X axis and placed in n through holes, it is characterized in that each through hole has an axially inclined downstream edge. The inclination of the downstream edge eliminates the frontal surface in the aerodynamic vein. The connection surface is then scalable in the direction of the air flow between the hole which is used to house the balancing screw and the aerodynamic vein of the rear cowl shell. It is thus possible to reduce the aerodynamic impact of the resulting surface between the top of the balancing screw head and the top of the hole opening into the vein, while maintaining direct access to the balancing screw to facilitate the operations of maintenance. With this profile, it is possible to have a number n of screws greater than the number of blades.
Outre les caractéristiques qui viennent d’être évoquées dans le paragraphe précédent, l’ensemble selon l’invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles.In addition to the characteristics that have just been mentioned in the previous paragraph, the assembly according to the invention may have one or more additional characteristics among the following, considered individually or in all technically possible combinations.
Selon un premier mode de réalisation, les n trous débouchants sont percés dans la virole. Les vis d’équilibrage sont alors placées dans la virole.According to a first embodiment, the n through holes are drilled in the ferrule. The balancing screws are then placed in the shell.
Selon un premier mode de réalisation, les n trous débouchants sont percés dans le cône avant. Les vis d’équilibrage sont alors placées dans le cône avant, de préférence à l’arrière de celui-ci.According to a first embodiment, the n through holes are drilled in the front cone. The balancing screws are then placed in the front cone, preferably at the rear of it.
Avantageusement, le bord aval incliné est bombé vers l’arrière. Le profil est bombé, c’est-à-dire arrondi vers l’extérieur, du bord aval permet ainsi d’adoucir encore le bord aval et d’améliorer encore l’écoulement du flux d’air à proximité de la vis d’équilibrage.Advantageously, the inclined downstream edge is curved towards the rear. The profile is curved, that is to say rounded outwards, from the downstream edge, thus making it possible to further soften the downstream edge and to further improve the flow of the air flow near the screw. balancing.
Avantageusement, le bord aval est arrondi avec un rayon de diamètre 10mm. Ce diamètre est compatible avec des moyens de fabrication des éléments de l’ensemble, comme par exemple l’usinage.Advantageously, the downstream edge is rounded with a 10mm diameter radius. This diameter is compatible with the means of manufacturing the elements of the assembly, such as machining, for example.
Avantageusement, le bord aval est recourbé radialement. L’ensemble tournant, le flux d’air n’est pas strictement radial sur sa surface et pour éviter une trainée, le bord aval du trou débouchant est recourbé pour en tenir compte.Advantageously, the downstream edge is curved radially. As the assembly rotates, the air flow is not strictly radial on its surface and to avoid drag, the downstream edge of the through hole is curved to take this into account.
Avantageusement, l’ensemble tourne selon un sens de rotation R et que l’inclinaison radiale d’angle α est orientée dans un sens opposé au sens de rotation R de l’ensemble. Le sens de rotation peut être indifféremment dans un sens ou dans l’autre.Advantageously, the assembly rotates in a direction of rotation R and the radial inclination of angle α is oriented in a direction opposite to the direction of rotation R of the assembly. The direction of rotation can be either one way or the other.
L’invention concerne également un procédé de réalisation d’un ensemble avec au moins une des caractéristiques précédentes, ledit procédé est caractérisé en ce que le trou débouchant est réalisé par usinage.The invention also relates to a method for producing an assembly with at least one of the preceding characteristics, said method is characterized in that the through hole is produced by machining.
L’’invention se rapporte aussi à un moteur aéronautique comprenant un ensemble avec au moins une des caractéristiques précédentes.The invention also relates to an aeroengine comprising an assembly with at least one of the preceding characteristics.
Avantageusement, le moteur comprend n0aubes et le nombre n de trous débouchants est supérieur au nombre n0. Le profil des trous débouchants permet d’augmenter le nombre de trous et donc de vis d’équilibrage sans dégrader l’aérodynamique de l’ensemble.Advantageously, the motor comprises n 0 blades and the number n of through holes is greater than the number n 0 . The profile of the through holes makes it possible to increase the number of holes and therefore of balancing screws without degrading the aerodynamics of the assembly.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURESBRIEF DESCRIPTION OF FIGURES
Les figures sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l’invention.The figures are presented for information only and in no way limit the invention.
DESCRIPTION DETAILLEEDETAILED DESCRIPTION
Les figures sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l’invention.The figures are presented for information only and in no way limit the invention.
Sauf précision contraire, un même élément apparaissant sur des figures différentes présente une référence unique.Unless specified otherwise, the same element appearing in different figures has a single reference.
Dans toute la description on appellera « avant » la partie d’un cône en contact en premier avec un flux d’air dans le sens de son écoulement, et arrière, la partie arrière de la virole fixée au cône.Throughout the description, “front” will refer to the part of a cone in first contact with an air flow in the direction of its flow, and rear, the rear part of the shell fixed to the cone.
Le cône avant 2 et la virole 3 ont un axe X commun qui servira de référentiel pour définir la direction axiale et la direction radiale. L’angle du cône avant 2 et de la virole 3 est d’environ 45° par rapport à l’axe X. La flèche A représente le sens d’écoulement de l’air et la flèche R le sens de rotation de l’ensemble 1.The front cone 2 and the ferrule 3 have a common axis X which will serve as a reference to define the axial direction and the radial direction. The angle of the front cone 2 and of the ferrule 3 is approximately 45° with respect to the axis X. The arrow A represents the direction of air flow and the arrow R the direction of rotation of the together 1.
On peut voir à la figure 1 que l’ensemble 1 de l’état de la technique, comprenant un cône avant 2 et une virole 3 fixés ensemble, est pourvu de n vis d’équilibrage 4 disposées dans des trous débouchants 30 placés dans la virole 3. Ces n vis d’équilibrage 4 sont orientées radialement et réparties sur toute la périphérie de la virole 3. Les n trous débouchants 30 sont radiaux et équidistants les uns des autres. Le nombre n de trous débouchants 30 correspond au nombre n0d’aubes du moteur. L’espace entre deux trous débouchants 30 correspond au pas entre les aubes.It can be seen in Figure 1 that the assembly 1 of the state of the art, comprising a front cone 2 and a ferrule 3 fixed together, is provided with n balancing screws 4 arranged in through holes 30 placed in the ferrule 3. These n balancing screws 4 are oriented radially and distributed over the entire periphery of the ferrule 3. The n through holes 30 are radial and equidistant from each other. The number n of through holes 30 corresponds to the number n 0 of engine blades. The space between two through holes 30 corresponds to the pitch between the blades.
Sur les vues détaillées de la vis d’équilibrage 4, les trous débouchant 30 ont des parois 31 rectilignes et radiales, et on constate que la tête 40 de la vis d’équilibrage 4 est presque affleurante du coté amont et décalée du coté aval, la paroi 31 dépassant sur son bord aval 310. Le bord aval 310 commence au niveau du haut de la tête de vis 40. La paroi 31 étant droite, son bord aval 310 « coupe » le flux d’air circulant sur l’ensemble 1 ce qui détériore l’aérodynamique de l’ensemble 1. L’ensemble 1 comprenant plusieurs trous débouchants répartis sur toute la périphérie de l’ensemble, la dégradation aérodynamique est d’autant plus grande.On the detailed views of the balancing screw 4, the through holes 30 have rectilinear and radial walls 31, and it can be seen that the head 40 of the balancing screw 4 is almost flush on the upstream side and offset on the downstream side, the wall 31 protruding on its downstream edge 310. The downstream edge 310 begins at the level of the top of the screw head 40. The wall 31 being straight, its downstream edge 310 “cuts off” the flow of air circulating on the assembly 1 which deteriorates the aerodynamics of the assembly 1. The assembly 1 comprising several through holes distributed over the entire periphery of the assembly, the aerodynamic degradation is all the greater.
Le trou traversant 30 des figures 4 et 5 est un trou selon l’invention, il a une paroi 31 qui n’est pas partout rectiligne, mais son bord aval 311 est incliné et courbé. La courbure du bord avant est bombé, c’est-à-dire que le centre de l’arrondi est situé du côté de la virole 3. Ainsi, ce bord n’est pas perpendiculaire à l’axe X et, en considérant un plan radial parallèlement à l’axe X et passant par exemple par le centre du trou, le bord aval est incliné d’amont vers l’aval avec une pente différente de celle de la virole. Le bord aval 311 pourrait aussi être droit et incliné sans sortir du cadre de la présente invention.The through hole 30 of Figures 4 and 5 is a hole according to the invention, it has a wall 31 which is not everywhere straight, but its downstream edge 311 is inclined and curved. The curvature of the front edge is curved, that is to say that the center of the rounding is located on the side of the ferrule 3. Thus, this edge is not perpendicular to the axis X and, considering a radial plane parallel to the axis X and passing for example through the center of the hole, the downstream edge is inclined from upstream to downstream with a slope different from that of the shell. The downstream edge 311 could also be straight and inclined without departing from the scope of the present invention.
L’inclinaison du bord arrière est comprise entre 20° et 45° par rapport à la surface extérieure 32 de la virole 3.The inclination of the rear edge is between 20° and 45° relative to the outer surface 32 of the ferrule 3.
La réalisation du trou débouchant 30 par usinage permet en modifiant la trajectoire de l’outil coupant d’obtenir une surface évolutive dans le sens du flux d’air entre le dessus de la tête de vis 40 et la veine aérodynamique de la virole 3.The production of the through hole 30 by machining makes it possible, by modifying the trajectory of the cutting tool, to obtain a surface that evolves in the direction of the air flow between the top of the screw head 40 and the aerodynamic vein of the ferrule 3.
La variante des figures 6 et 7 montrent un trou traversant 30 dont le bord aval 312 et aussi courbé radialement d’un angle α. Cet angle α est mesuré par rapport à un axe X’ parallèle à l’axe X. Ainsi, l’inclinaison du bord aval est non seulement axialement, mais aussi circonférenciellement. Il est orienté du coté opposé au sens de rotation R de l’ensemble 1, ici la rotation R est orientée dans le sens trigonométrique, mais il pourrait de la même façon tourner en sens inverse. Ainsi quand l’ensemble tourne dans le sens trigonométrique R, l’angle α sera orienté comme sur les figures 6 et 7, au contraire s’il tourne dans le sens des aiguilles d’une montre, l’angle α sera orienté du coté opposé à l’axe X’. Cette surface pourra elle aussi être réalisée par usinage.The variant of Figures 6 and 7 show a through hole 30 whose downstream edge 312 is also curved radially by an angle α. This angle α is measured with respect to an axis X' parallel to the axis X. Thus, the inclination of the downstream edge is not only axially, but also circumferentially. It is oriented on the opposite side to the direction of rotation R of set 1, here the rotation R is oriented counterclockwise, but it could turn in the opposite direction in the same way. Thus when the assembly rotates counterclockwise R, the angle α will be oriented as in Figures 6 and 7, on the contrary if it rotates clockwise, the angle α will be oriented on the side opposite the X' axis. This surface may also be produced by machining.
L’ensemble selon l’invention ayant des trous débouchant 30 qui sont aérodynamiques, ils ne perturbent pas le flux d’air, on peut donc augmenter le nombre de trous débouchants sans dégrader l’aérodynamique de l’ensemble 1 et donc régler plus finement l’équilibre de l’ensemble 1.The assembly according to the invention having through holes 30 which are aerodynamic, they do not disturb the air flow, it is therefore possible to increase the number of through holes without degrading the aerodynamics of the assembly 1 and therefore adjust more finely the balance of set 1.
Bien que dans l’exemple illustré, les trous débouchant soient placés dans la virole 3, ils pourraient de la même façon être placés à l’arrière du cône avant 2, avec les mêmes propriétés sans sortir du cadre de la présente invention.Although in the example illustrated, the through holes are placed in the ferrule 3, they could in the same way be placed at the rear of the front cone 2, with the same properties without departing from the scope of the present invention.
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