FR3117154A1 - Systeme de fixation de plateforme aérodynamique pour une soufflante à aubes à calage variable - Google Patents
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Abstract
L'invention porte sur un ensemble modulaire (45) pour une soufflante de banc d'essai de turbomachine comportant un pivot (13), une aube (12) solidaire du pivot (13), et au moins une plateforme aérodynamique (29) destinée à recouvrir au moins en partie une face d'extrémité (34) du pivot (13), - ladite plateforme aérodynamique (29) étant munie d’au moins un trou de passage de vis (36), - ledit pivot (13) comportant au moins un trou de passage de vis (37) débouchant à l’intérieur d’une encoche (38) ménagée dans ledit pivot (13), - un écrou (41) étant disposé à l’intérieur de l'encoche (38) du pivot (13), et - une vis (40) étant insérée à l’intérieur du trou de passage de vis (36) de la plateforme aérodynamique (29) et du trou de passage de vis (37) du pivot (13), ladite vis (40) étant vissée avec l’écrou (41) de façon à fixer la plateforme aérodynamique (29) sur la face d'extrémité (34) du pivot (13). Figure 7
Description
La présente invention porte sur un système de fixation de plateforme aérodynamique pour une soufflante à aubes à calage variable.
Une turbomachine d’aéronef comprend classiquement depuis l’amont jusqu’à l’aval, par référence à l’écoulement des gaz dans la turbomachine, une soufflante, un ou plusieurs compresseurs, une chambre annulaire de combustion, une ou plusieurs turbines et une tuyère d’échappement de gaz de combustion.
Les figures 1a et 1b montrent une soufflante 1 comportant un anneau 2 ayant un axe X. Des aubes 3 s'étendent radialement vers l'extérieur de l'anneau 2 suivant leur axe Y. Les aubes 3 sont réparties angulairement de façon régulière suivant une circonférence de l'anneau 2. Les aubes 3 sont du type à calage variable, c’est-à-dire qu’elles peuvent être calées dans une position angulaire prédéterminée autour de leur axe Y respectif afin d’adapter et d’optimiser cette position en fonction notamment du régime de la turbomachine.
Le document FR2992347 décrit par exemple un anneau muni d'aubes à calage variable destiné à être utilisé dans une turbomachine propulsant un aéronef. L’anneau de type monobloc intègre une pluralité de pivots autorisant une rotation des aubes. Une aube est reçue dans une rainure ménagée dans un pivot correspondant.
En pratique, les aubes 3 peuvent être déplacées sur plus de 90° autour de leur axe Y, depuis une position "drapeau" dans laquelle une aube est sensiblement alignée avec l’axe X tel que cela est illustré par la , et une position "inverseur" (de l’anglais "reverse") dans laquelle une aube est apte à générer un flux d’air inversé par rapport au sens d’écoulement du flux d’air dans la turbomachine, tel que cela est illustré par la .
Afin de déterminer une position "inverseur" optimale, il est connu d'utiliser un système capable de verrouiller différentes positions "inverseur" lors d'essais de la soufflante. Ce système de verrouillage est intégré dans un banc d’essai de turbomachine comprenant de nombreux équipements de prise de mesures afin de pouvoir identifier la meilleure position.
Suivant une configuration connue, les aubes et le profil aérodynamique en pied d’aube sont taillés dans la masse. Une telle configuration n’est toutefois pas représentative des aubes d'une soufflante, dans la mesure où elle ne dissocie pas la fonction de l'aube par rapport à la fonction aérodynamique de la veine.
L'invention vise à remédier efficacement aux inconvénients précités en proposant un ensemble modulaire pour une soufflante de banc d'essai de turbomachine comportant pivot, une aube solidaire du pivot, et au moins une plateforme aérodynamique destinée à recouvrir au moins en partie une face d'extrémité du pivot,
- ladite plateforme aérodynamique étant munie d’au moins un trou de passage de vis,
- ledit pivot comportant au moins un trou de passage de vis débouchant à l’intérieur d’une encoche ménagée dans ledit pivot,
- un écrou étant disposé à l’intérieur de l'encoche du pivot, et
- une vis étant insérée à l’intérieur du trou de passage de vis de la plateforme aérodynamique et du trou de passage de vis du pivot, ladite vis étant vissée avec l’écrou de façon à fixer la plateforme aérodynamique sur la face d'extrémité du pivot.
- ladite plateforme aérodynamique étant munie d’au moins un trou de passage de vis,
- ledit pivot comportant au moins un trou de passage de vis débouchant à l’intérieur d’une encoche ménagée dans ledit pivot,
- un écrou étant disposé à l’intérieur de l'encoche du pivot, et
- une vis étant insérée à l’intérieur du trou de passage de vis de la plateforme aérodynamique et du trou de passage de vis du pivot, ladite vis étant vissée avec l’écrou de façon à fixer la plateforme aérodynamique sur la face d'extrémité du pivot.
L'invention permet ainsi, grâce à la mise en place d'une ou plusieurs plateformes aérodynamiques sur la face d'extrémité du pivot, de s’assurer que le profil de veine interne en pied d’aube soit constant quelle que soit l’orientation de l’aube. L'invention permet en outre de distinguer la fonction de l'aube par rapport au profil de veine aérodynamique. En cas de casse d'une aube, l'invention permet également de faciliter un démontage in situ en autorisant un changement d'un ensemble modulaire formé par une aube, un pivot, et une ou plusieurs plateformes aérodynamiques.
Selon une réalisation de l'invention, l'écrou et l'encoche sont configurés de façon à empêcher une rotation de l'écrou à l'intérieur de l'encoche lors d'un vissage de la vis.
Selon une réalisation de l'invention, la plateforme aérodynamique comporte un rebord destiné à venir en appui contre une périphérie externe du pivot.
Selon une réalisation de l'invention, la vis présente une tête fraisée coopérant avec une creusure de forme correspondante réalisée dans la plateforme aérodynamique.
Selon une réalisation de l'invention, la tête de la vis est noyée sous une couche de résine.
Selon une réalisation de l'invention, ledit ensemble modulaire comporte deux plateformes aérodynamiques disposées de part et d'autre de l'aube.
L'invention a également pour objet une soufflante pour un banc d’essai de turbomachine d’aéronef comportant:
- un anneau de soufflante,
- ledit anneau comprenant deux éléments annulaires coaxiaux fixés l’un à l’autre et définissant entre eux au moins un logement de montage d'un pivot d'un élément modulaire tel que précédemment défini.
- un anneau de soufflante,
- ledit anneau comprenant deux éléments annulaires coaxiaux fixés l’un à l’autre et définissant entre eux au moins un logement de montage d'un pivot d'un élément modulaire tel que précédemment défini.
Selon une réalisation de l'invention, une plateforme aérodynamique présente une face externe affleurant avec une face externe des éléments annulaires.
Selon une réalisation de l'invention, une aube présente un pied d'aube inséré dans une rainure de forme complémentaire ménagée dans un pivot correspondant.
Selon une réalisation de l'invention, le pivot comporte un épaulement en appui sur une paroi issue d'une face interne d'un logement de façon à assurer une retenue radiale du pivot.
La présente invention sera mieux comprise et d’autres caractéristiques et avantages apparaîtront encore à la lecture de la description détaillée qui suit comprenant des modes de réalisation donnés à titre illustratif en référence avec les figures annexées, présentés à titre d’exemples non limitatifs, qui pourront servir à compléter la compréhension de la présente invention et l’exposé de sa réalisation et, le cas échéant, contribuer à sa définition, sur lesquelles:
Il est à noter que, sur les figures 2 et suivantes, les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents modes de réalisation peuvent présenter les mêmes références. Ainsi, sauf mention contraire, de tels éléments disposent de propriétés structurelles, dimensionnelles et matérielles identiques.
La montre une soufflante 10 pour un banc d’essai de turbomachine d’aéronef comportant un anneau 11 ayant un axe X et une pluralité d'aubes 12. Les aubes 12 s'étendent radialement vers l'extérieur de l'anneau 11 suivant leur axe Y. Les aubes 12 sont réparties angulairement de façon régulière suivant une circonférence de l'anneau 11.
Une aube 12 est solidaire d'un pivot 13 correspondant montré sur la . A cet effet, une aube 12 présente un pied d'aube 15 inséré dans une rainure 16 de forme complémentaire ménagée dans un pivot 13 correspondant. Les formes complémentaires du pied d'aube 15 et de la rainure 16 pourront notamment être des formes en queue d'aronde comme dans l'exemple représenté, ou de type marteau, ou en pied de sapin. Toute autre forme adaptée à l'application pourra être envisagée.
L'anneau 11 comprend deux éléments annulaires coaxiaux 18.1, 18.2 fixés l’un à l’autre et définissant entre eux des logements 17 de montage des pivots 13 visibles sur la . On distingue, par référence à un sens de circulation du flux d'air généré par la soufflante en fonctionnement, un élément annulaire amont 18.1 et un élément annulaire aval 18.2. Ainsi, une portion d'un logement 17 est délimitée par l'élément annulaire amont 18.1 et une portion complémentaire du logement 17 est délimitée par l'élément annulaire aval 18.2. Les logements 17 s'étendent ainsi suivant un angle de 360 degrés.
Un pivot 13 présente une forme globalement cylindrique. Un pivot 13 autorise une rotation d'une aube 12 autour de son axe Y par rapport aux éléments annulaires 18.1, 18.2 de façon à pouvoir sélectionner la position angulaire souhaitée de l'aube 12 pour un essai de la soufflante 10. Un pivot 13 permet ainsi à l’aube 12 de pouvoir tourner autour de son axe Y indépendamment des éléments annulaires 18.1, 18.2. Il est ainsi possible de positionner l’aube 12 dans tous les calages angulaires possibles suivant 360 degrés. Afin d'assurer une retenue radiale du pivot 13 à l'intérieur de son logement 17, un épaulement 22 du pivot pourra venir en appui contre une paroi 26 issue d'une face interne du logement 17.
En outre, comme on peut le voir notamment sur les figures 3 et 4, une bride de verrouillage 19 assure un serrage d'un pivot 13 entre ladite bride 19 et l'élément annulaire aval 18.2, de façon à immobiliser l'aube 12 dans une position angulaire souhaitée pour un essai de la soufflante 10. A cet effet, la bride de verrouillage 19 comporte une portion de serrage 20 coopérant avec un tronçon annulaire du pivot 13 et deux interfaces de fixation 21. Une interface de fixation 21 est disposée à une extrémité de la bride 19. Une interface de fixation 21 comporte un trou de passage d'un organe de fixation 23, tel qu'une vis visible en , coopérant avec un trou taraudé 24 réalisé dans l'élément annulaire aval 18.2. En variante, le trou 24 est un trou lisse et la vis 23 coopère avec un écrou. La bride 19 forme ainsi une mâchoire de serrage mobile par rapport à l'élément annulaire aval 18.2 qui est fixe.
Comme on peut le voir sur la , l'élément annulaire amont 18.1 présente des fenêtres 25 permettant l'accès aux organes de fixation 23 assurant la fixation de la bride 19 sur l'élément annulaire aval 18.2. Une fenêtre d'accès 25 permet le passage d'un outil destiné à coopérer avec une empreinte des organes de fixation 23. Une fenêtre d'accès 25 pourra être dimensionnée pour autoriser l'accès à deux organes de fixation 23 adjacents utilisés pour la fixation de deux brides de pivot 19 adjacentes.
Comme on peut le voir sur les figures 5 et 6, deux plateformes aérodynamiques 29 sont disposées de part et d'autre d'une aube 12 correspondante. Une plateforme aérodynamique 29 recouvre au moins en partie une face d'extrémité 34 du pivot 13. Une plateforme aérodynamique 29 présente une face externe 30 affleurant avec une face externe des éléments annulaires 18.1, 18.2 afin d'assurer l'aérodynamisme de la soufflante 10. Comme cela est illustré par la , on obtient ainsi un profil de veine 33 optimum du fait de la continuité de la surface entre les éléments annulaires 18.1, 18.2 et l’aube 12 assurée par les plateformes aérodynamiques 29.
Plus précisément, une plateforme aérodynamique 29 comporte un flasque transversal 31 par rapport à un axe Z du pivot 13 correspondant à son axe de rotation, tel que cela est montré sur la . Le flasque transversal 31, qui comporte la face externe 30 affleurant avec la face externe des éléments annulaires 18.1, 18.2, pourra présenter une forme de demi-disque. Le flasque 31 est prolongé par un rebord 32. Le rebord 32 est destiné à venir en appui contre une périphérie externe du pivot 13 pour son centrage. Le rebord 32 présente ainsi une forme de portion d'anneau d'orientation axiale par rapport à l'axe Z. Le rebord 32 permet le centrage et l'indexage en position de la plateforme aérodynamique 29 par rapport au pivot 13.
Par ailleurs, comme on peut le voir sur les figures 7 et 8, afin d'assurer sa fixation sur un pivot 13, une plateforme aérodynamique 29 est munie d’au moins un trou de passage de vis 36. Un axe de ce trou de passage de vis 36 est de préférence parallèle à l'axe Z du pivot 13.
Le pivot 13 comporte également au moins un trou de passage de vis 37 ménagé dans la face d’extrémité 34 recouverte par les plateformes 29. Le trou de passage de vis 37 débouche à l’intérieur d’une encoche 38 ménagée dans ledit pivot 13. L'encoche 38 pourra être une encoche borgne débouchant dans une face latérale du pivot 13. L'encoche 38 pourra présenter une orientation radiale par rapport à l'axe Z du pivot 13.
Le trou de passage de vis 36 de la plateforme 29 est destiné à être positionné en coïncidence avec le trou de passage de vis 37 du pivot 13.
Une vis 40 est insérée à l’intérieur du trou de passage de vis 36 de la plateforme aérodynamique 29 et du trou de passage de vis 37 du pivot 13. La vis 40 est vissée avec un écrou 41 disposé à l’intérieur de l'encoche 38 du pivot 13. Il est ainsi possible de fixer la plateforme aérodynamique 29 sur la face d'extrémité 34 du pivot 13.
De préférence, l'écrou 41 et l'encoche 38 sont configurés de façon à empêcher une rotation de l'écrou 41 à l'intérieur de l'encoche 38 lors d'un vissage de la vis 40. Par exemple, l'écrou 41 pourra présenter une forme carrée ou rectangulaire tandis que l'encoche 38 pourra présenter une forme rectangulaire ayant une largeur sensiblement égale à celle de l'écrou 41. Toute autre forme polygonale de l'écrou 41, notamment une forme hexagonale, adaptée à l'application pourra également être envisagée.
Avantageusement, comme on peut le voir sur les figures 6, 7, et 8, la vis 40 présente une tête fraisée coopérant avec une creusure 43 de forme correspondante réalisée dans la plateforme aérodynamique 29. Les têtes fraisées autorisent la réalisation d'un perçage moins important pour immerger la tête de la vis 40 et réduire donc une perturbation aérodynamique engendrée par la présence de la vis 40. Pour limiter encore davantage cette perturbation, la tête de la vis 40 pourra être noyée sous une couche de résine, notamment une résine en silicone.
Un jeu du passage de la vis 40 dans le pivot 13 est compensé par un contact de la plateforme aérodynamique 29 contre les éléments annulaires 18.1, 18.2.
On décrit ci-après le montage de la soufflante 10. Dans un premier temps, on effectue l'assemblage des ensembles modulaires 45 formés chacun par une aube 12, un pivot 13, et des plateformes aérodynamiques 29. Un tel ensemble modulaire 45 est notamment visible sur les figures 6 et 7.
A cet effet, l’aube 12 est mise en place dans la rainure du pivot 13. Les plateformes aérodynamiques 29 sont positionnées en appui sur la face d'extrémité supérieure 34 du pivot 13 et centrées sur le diamètre supérieur du pivot 13 via leur rebord 32. Un écrou carré 41 est inséré dans l'encoche 38 rectangulaire et les plateformes aérodynamiques 29 sont bridées à l’aide des vis 40 et des écrous 41 correspondants.
En étant positionnée à l'intérieur de la creusure 43, la tête de la vis 40 ne dépasse pas du profil aérodynamique de la plateforme 29 et est de préférence noyée sous une couche de résine pour ne pas créer de perturbation aérodynamique.
Un pivot 13 de l'ensemble modulaire 45 est positionné dans une portion d'un logement 17 cylindrique correspondant ménagé dans l'élément annulaire aval 18.2.
Les brides 19 sont installées au moyen des organes de fixation 23 sans être serrées complètement. L'élément annulaire amont 18.1 formant un capot est fixé à l'élément annulaire aval 18.2 pour refermer l'anneau 11. A cet effet, on pourra utiliser des organes de fixation, tels que des vis 46 montrées sur la .
Les aubes 12 sont tournées autour de leur axe Y suivant un angle de rotation souhaité pour l’essai. Ensuite, les brides 19 sont serrées au moyen d'un outil passant par les fenêtres 25 pour accéder aux organes de fixation 23.
Un cône instrumenté (non représenté) porté par l'anneau 11 ainsi que la nacelle (non représentée) sont ensuite installés sur la machine.
Afin d'assurer un réglage angulaire des aubes 12, on procède dans un premier temps au démontage du cône instrumenté. On effectue ensuite un léger desserrage des brides 19 afin de pouvoir modifier, manuellement ou de façon automatique, l’inclinaison des aubes 12 suivant l'angle souhaité.
Les brides 19 sont ensuite serrées pour maintenir les aubes 12 en position. Le cône instrumenté peut ensuite être réinstallé avant de procéder à un nouvel essai.
L'invention permet ainsi d'effectuer une modification rapide du calage des aubes 12 entre deux essais. L'invention permet également de n’avoir aucune interférence avec le flux aérodynamique de la veine 33. En outre, en cas de casse d’une aube 12, le démontage peut être effectué in situ, ce qui constitue un gain de temps important. A cette fin, il suffit de démonter le cône et l'élément annulaire amont 18.1. On pourra ensuite changer l’ensemble modulaire 45 "aube 12-pivot 13-plateformes aérodynamiques 29" avant de réinstaller la bride 19 puis l'élément annulaire amont 18.1 ainsi que le cône instrumenté. Aucun démontage de la nacelle n’est requis.
Bien entendu, les différentes caractéristiques, variantes et/ou formes de réalisation de la présente invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres.
En outre, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment et fournis uniquement à titre d'exemple. Elle englobe diverses modifications, formes alternatives et autres variantes que pourra envisager l'homme du métier dans le cadre de la présente invention et notamment toutes combinaisons des différents modes de fonctionnement décrits précédemment, pouvant être pris séparément ou en association.
Claims (10)
- Ensemble modulaire (45) pour une soufflante de banc d'essai de turbomachine caractérisé en ce qu'il comporte un pivot (13), une aube (12) solidaire du pivot (13), et au moins une plateforme aérodynamique (29) destinée à recouvrir au moins en partie une face d'extrémité (34) du pivot (13),
- ladite plateforme aérodynamique (29) étant munie d’au moins un trou de passage de vis (36),
- ledit pivot (13) comportant au moins un trou de passage de vis (37) débouchant à l’intérieur d’une encoche (38) ménagée dans ledit pivot (13),
- un écrou (41) étant disposé à l’intérieur de l'encoche (38) du pivot (13), et
- une vis (40) étant insérée à l’intérieur du trou de passage de vis (36) de la plateforme aérodynamique (29) et du trou de passage de vis (37) du pivot (13), ladite vis (40) étant vissée avec l’écrou (41) de façon à fixer la plateforme aérodynamique (29) sur la face d'extrémité (34) du pivot (13). - Ensemble modulaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'écrou (41) et l'encoche (38) sont configurés de façon à empêcher une rotation de l'écrou (41) à l'intérieur de l'encoche (38) lors d'un vissage de la vis (40).
- Ensemble modulaire selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la plateforme aérodynamique (29) comporte un rebord (32) destiné à venir en appui contre une périphérie externe du pivot (13).
- Ensemble modulaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la vis (40) présente une tête fraisée coopérant avec une creusure (43) de forme correspondante réalisée dans la plateforme aérodynamique (29).
- Ensemble modulaire selon la revendication 4, caractérisé en ce que la tête de la vis (40) est noyée sous une résine.
- Ensemble modulaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte deux plateformes aérodynamiques (29) disposées de part et d'autre de l'aube (12).
- Soufflante (10) pour un banc d’essai de turbomachine d’aéronef comportant:
- un anneau (11) de soufflante (10),
- ledit anneau (11) comprenant deux éléments annulaires (18.1, 18.2) coaxiaux fixés l’un à l’autre et définissant entre eux au moins un logement (17) de montage d'un pivot (13) d'un élément modulaire (45) tel que défini selon l'une quelconque des revendications précédentes. - Soufflante selon la revendication 7, caractérisée en ce qu'une plateforme aérodynamique (29) présente une face externe (30) affleurant avec une face externe des éléments annulaires (18.1, 18.2).
- Soufflante selon la revendication 7 ou 8, caractérisée en ce qu'une aube (12) présente un pied d'aube (15) inséré dans une rainure (16) de forme complémentaire ménagée dans un pivot (13) correspondant.
- Soufflante selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisée en ce que le pivot (13) comporte un épaulement (22) en appui sur une paroi (26) issue d'une face interne d'un logement (17) de façon à assurer une retenue radiale du pivot (13).
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4019832A (en) * | 1976-02-27 | 1977-04-26 | General Electric Company | Platform for a turbomachinery blade |
| DE3710321C1 (de) * | 1987-03-28 | 1988-06-01 | Mtu Muenchen Gmbh | Geblaeseschaufel,insbesondere fuer Prop-Fan-Triebwerke |
| WO2010007146A1 (fr) * | 2008-07-18 | 2010-01-21 | Snecma | Dispositif d'attache d'une pale a calage variable |
| FR2956376A1 (fr) * | 2010-02-17 | 2011-08-19 | Snecma | Agencement de pale d'helice comprenant un support distinct |
| FR2992347A1 (fr) | 2012-06-22 | 2013-12-27 | Snecma | Recepteur de turbomachine d'aeronef a doublet d'helices contrarotatives non carenees, comprenant une turbine libre exterieure a maintien renforce |
-
2020
- 2020-12-04 FR FR2012681A patent/FR3117154B1/fr active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| Publication number | Publication date |
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