FR3144838A1 - Dispositif de maintien d’aubes à un disque rotatif, machine tournante comprenant le dispositif de maintien et procédé de montage d’aubes sur un disque rotatif. - Google Patents

Dispositif de maintien d’aubes à un disque rotatif, machine tournante comprenant le dispositif de maintien et procédé de montage d’aubes sur un disque rotatif. Download PDF

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Abstract

Ce dispositif de maintien (32) d’au moins une aube à un disque rotatif (26) muni d’au moins une alvéole, notamment d’une pluralité d’alvéoles (28) formées régulièrement le long d’une la périphérie du disque rotatif (26), l’alvéole (28) étant destinée à loger un pied (40) de l’aube (36), le dispositif (32) comprenant au moins un bandeau (34) configuré pour épouser la périphérie du disque rotatif (26) et maintenir l’aube (36) dans l’alvéole (28). Figure pour l’abrégé : Fig 2

Description

Dispositif de maintien d’aubes à un disque rotatif, machine tournante comprenant le dispositif de maintien et procédé de montage d’aubes sur un disque rotatif.
La présente invention concerne un dispositif de maintien d’aubes à un disque rotatif, une machine tournante comprenant un tel dispositif de maintien et un procédé de montage d’aubes sur un disque rotatif.
En particulier, la présente invention permet de remplacer plusieurs éléments d’une soufflante de turbomachine, notamment des cales d’aubes, des clinquants d’aube et des bandes d’usure d’aube.
De manière générale, la présente invention s’applique à toutes aubes montées sur un disque.
Techniques antérieures
Une soufflante d’une turbomachine comprend un disque de soufflante muni d’alvéoles régulièrement espacées le long de la périphérie du disque de soufflante pour recevoir des aubes.
La représente schématiquement une aube 2 maintenue dans une alvéole 4 d’un disque 6 d’une telle soufflante 7. L’aube 2, formée d’un matériau composite, est munie d’une première bande d’usure 8 disposée sur une première surface de l’aube 2 destinée à être en appui contre une première paroi latérale 10 de l’alvéole 4 ainsi que d’une deuxième bande d’usure 12 disposée sur une deuxième surface de l’aube 2 destinée à être en appui contre une deuxième paroi latérale 14 de l’alvéole 4 opposée à la première paroi latérale 10.
La soufflante 7 comprend également une cale 16, formée d’un matériau composite, disposée au fond de l’alvéole 4 et un premier clinquant 18 métallique s’étendant le long de la première paroi latérale 10, le long d’une dent 20 du disque 6 de soufflante 7. La dent 20 est positionnée entre deux alvéoles 4 directement adjacentes. Le premier clinquant 18 métallique s’étend également le long d’une paroi latérale 14 de ladite autre alvéole 4 directement adjacente. La soufflante 7 comprend également un deuxième clinquant métallique 21 s’étendant de manière similaire le long de la deuxième paroi latérale 14.
La cale 16 est en appui contre le pied 22 de l’aube 2 de manière à garantir une force de contact entre la première bande d’usure 8 et le premier clinquant 18 ainsi qu’entre la deuxième bande d’usure 12 et le deuxième clinquant 21 pour maintenir l’aube 2 dans l’alvéole 4.
La première bande d’usure 8, la deuxième bande d’usure 12, la cale 16, le premier clinquant 18 et le deuxième clinquant 21 assurent le maintien de l’aube 2 dans l’alvéole 4 lors de la rotation du disque 6 de soufflante 7. Ces nombreux éléments représentent des coûts économiques et écologiques élevés, chaque élément devant être produit, acheminé et stocké. En outre, le montage des aubes 2 sur le disque 6 de soufflante 7 est fastidieux, celui-ci comprenant le montage des clinquants 18, 21 sur les dents 20 du disque 6 de soufflante 7, le collage de bandes d’usures 8, 12 sur les aubes 2 et l’insertion des cales 16 dans les alvéoles 4.
La présente invention a donc pour objectif de pallier tout ou partie des inconvénients précités.
La présente invention a pour objet un dispositif de maintien d’au moins une aube à un disque rotatif muni d’au moins une alvéole, notamment d’une pluralité d’alvéoles formées régulièrement le long d’une périphérie du disque rotatif, l’alvéole étant destinée à loger un pied de l’aube, le dispositif comprenant au moins un bandeau configuré pour épouser la périphérie du disque rotatif et maintenir l’aube dans l’alvéole.
La périphérie du disque rotatif comprend une périphérie extérieure du disque rotatif et une surface formant l’alvéole, notamment une pluralité de surfaces formant la pluralité d’alvéoles.
Ainsi, la présente invention permet de maintenir l’aube dans l’alvéole, de diminuer le nombre d’opérations nécessaire au montage de l’aube sur le disque rotatif et à la maintenance de l’aube montée sur le disque rotatif, de diminuer le nombre d’éléments nécessaire au montage de l’aube sur le disque rotatif et d’accélérer le montage de l’aube sur le disque rotatif.
Dans un mode de réalisation particulier, le disque rotatif est un disque de soufflante d’une turbomachine.
Avantageusement, le bandeau est monobloc.
Optionnellement, le bandeau a une épaisseur variable le long de sa circonférence destinée à épouser la périphérie du disque rotatif.
Dans un mode de réalisation, le bandeau comprend au moins une portion de calage, notamment une pluralité de portions de calage régulièrement réparties le long du bandeau, la portion de calage étant destinée à être disposée entre le pied de l’aube et un fond de l’alvéole.
Avantageusement, la portion de calage a une épaisseur comprise entre 5 et 10 millimètres.
Optionnellement, le bandeau comprend au moins une portion de maintien, notamment une pluralité de portions de maintien régulièrement réparties le long du bandeau, la portion de maintien étant destinée à être disposée entre une paroi latérale de l’alvéole et le pied de l’aube.
Dans un mode de réalisation, la portion de maintien a une épaisseur comprise entre 1 et 3 millimètres.
Avantageusement, le bandeau comprend un matériau polymère.
Optionnellement, le matériau polymère comprend du caoutchouc nitrile.
L’invention a également pour objet une machine tournante comprenant un disque rotatif muni d’au moins une alvéole, notamment d’une pluralité d’alvéoles formées régulièrement le long d’une périphérie du disque rotatif, l’alvéole logeant un pied d’une aube, la machine tournante comprenant un dispositif de maintien d’au moins une aube tel que défini précédemment épousant la périphérie du disque rotatif et maintenant l’aube dans l’alvéole.
Dans un mode de réalisation particulier, la machine tournante est une soufflante pour turbomachine, le disque rotatif étant un disque de la soufflante.
L’invention a également pour objet un procédé de montage d’au moins une aube sur un disque rotatif muni d’au moins une alvéole, notamment d’une pluralité d’alvéoles formées régulièrement le long d’une périphérie du disque rotatif, l’alvéole étant destinée à loger un pied de l’aube, au moyen d’un dispositif de maintien tel que défini précédemment, le procédé comprenant les étapes suivantes :
  • étirement d’un bandeau de manière à disposer le bandeau autour d’une périphérie du disque rotatif ;
  • ajustement d’au moins une position du bandeau de sorte que le bandeau épouse la périphérie du disque rotatif ; et
  • insertion du pied de l’aube dans l’alvéole.
D’autres buts, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :
dont il a déjà été fait mention illustre schématiquement deux aubes montées sur un disque de soufflante selon l’art antérieur ;
illustre schématiquement une portion de soufflante pour turbomachine selon l’invention ; et
illustre schématiquement un procédé de montage d’aubes selon l’invention.
 Description détaillée
La représente schématiquement une soufflante 24 pour turbomachine d’un aéronef selon l’invention. La soufflante 24 comprend un disque 26 de soufflante 24 muni d’au moins une alvéole 28, ici plusieurs alvéoles 28 formées régulièrement le long d’une périphérie du disque 26 et de dents 30 de soufflante 24 formées entre deux alvéoles 28 consécutives. Ainsi la périphérie du disque 26 comprend une alternance entre des surfaces formant les alvéoles 28 et des surfaces de dents 30 de soufflante 24.
La soufflante 24 est munie d’un dispositif de maintien d’aube 32 comprenant au moins un bandeau 34, ici un bandeau 34 épousant une périphérie du disque 26 de soufflante 24. En outre le bandeau 34 épouse les parois des alvéoles 28 et la forme des dents 30 du disque 26 de soufflante 24. On entend par bandeau 34 épousant la périphérie du disque 26 que le bandeau est disposé autour du disque 26 selon un plan contenant la circonférence dudit disque 26, le bandeau 34 entourant notamment le disque 26 sur une plage angulaire d’au moins 360°, le bandeau 34 étant ajusté sur la périphérie du disque 26, de préférence en contact avec le disque 26 le long de la circonférence dudit bandeau 34.
La soufflante 24 comprend au moins une aube 36, ici des aubes 36, par exemple formées d’un matériau composite et/ou d’un matériau métallique, disposées dans les alvéoles 28, les aubes 36 étant maintenues dans les alvéoles 28 par le dispositif de maintien d’aubes 32.
Le bandeau 34 comprend un matériau élastique, par exemple un matériau polymère. Le bandeau 34 est par exemple réalisé en caoutchouc et/ou en caoutchouc nitrile et/ou en une mousse de PVC. Ainsi, la réalisation du bandeau 34 est peu coûteuse, le bandeau 34 étant par ailleurs résistant à la perforation, aux coupures, à l’abrasion et aux accrocs.
De préférence, le module de compression du matériau du bandeau 34 est proche de 500 MPa, par exemple compris entre 450 et 550 Mpa. Un tel module de compression du matériau permet de garantir une résistance suffisante du bandeau 34 en compression et en cisaillement permettant à la soufflante 24 de résister à une ingestion d’oiseau, c’est-à-dire de garantir le maintien des aubes 36 de soufflante 24 lors de la collision en vol d’un oiseau avec la turbomachine. De préférence, le module de compression du matériau permet de garantir que la soufflante 24 équipée du bandeau 34 satisfait aux critères de certification de la turbomachine, notamment au critère de « fan blade out » en termes anglo-saxons correspondant à la casse d’une aube 36 de soufflante 24 lorsque la turbomachine fonctionne à puissance élevée, l’aube cassée ne devant pas être projetée à travers l’enceinte extérieure de la turbomachine.
Avantageusement, le bandeau 34 est monobloc, le montage du bandeau 34 sur la soufflante 24 étant permis par un module d’élasticité du matériau formant le bandeau 34 proche de 50 Mpa, par exemple compris entre 45 et 55 Mpa.
Dans un mode de réalisation particulier, plusieurs bandeaux 34 sont utilisés, chaque bandeau 34 entourant circonférentiellement le disque 26 de soufflante 24 sur un secteur angulaire limité, par exemple compris entre 30 et 60°. Dans un autre mode de réalisation, plusieurs bandeaux 34 sont utilisés, chaque bandeau 34 entourant circonférentiellement le disque 26 de soufflante 24 sur une plage angulaire d’au moins 360°, les bandeaux 34 étant radialement superposés ou axialement juxtaposés.
De préférence, la dimension du bandeau 34 selon la dimension longitudinale de la turbomachine, est proche de la dimension longitudinale de la soufflante 24, par exemple comprise entre la dimension longitudinale d’une aube 36 de la soufflante 24 et la dimension longitudinale de la soufflante 24.
Le bandeau 34 comprend au moins une portion de calage 38, ici des portions de calage 38 régulièrement réparties le long de la circonférence du bandeau 34. En outre, le bandeau 34 comprend ici un nombre de portions de calage 38 égal au nombre d’alvéoles 28 de la soufflante 24 sur laquelle le bandeau 34 est monté. Chaque portion de calage 38 est disposée entre un pied 40 d’une aube 36 et le fond d’une alvéole 28 de manière à être en appui contre le pied 40 de l’aube 36. Les portions de calage 38 permettent de garantir une force de contact suffisante pour maintenir les aubes 36 dans les alvéoles 28 lors du vol de l’aéronef et/ou d’éviter un mouvement radial des aubes 36 dans les alvéoles 28 lors de l’arrêt de la turbomachine. La dimension longitudinale des portions de calage 38 est par exemple égale à la dimension longitudinale du bandeau 34.
Le bandeau 34 comprend au moins une portion de maintien 42, ici des portions de maintien 42 régulièrement réparties le long de la circonférence du bandeau 34. En outre, le bandeau 34 comprend ici un nombre de portions de maintien 42 égal au double du nombre d’alvéoles 28 de la soufflante 24 sur laquelle le bandeau 34 est monté. Chaque alvéole 28 comprend une première paroi latérale 44 et une deuxième paroi latérale 46 opposée à la première paroi latérale 44. Les première et deuxième paroi latérale 44, 46 sont chacune en contact avec une portion de maintien 42 en contact avec l’aube 36. Les portions de maintien 42 permettent de garantir une force de contact suffisante pour maintenir les aubes 36 dans les alvéoles 28 lors du vol de l’aéronef et/ou permettent d’éviter un mouvement radial des aubes 36 dans les alvéoles 28 lors de l’arrêt de la turbomachine. La dimension longitudinale des portions de maintien 42 est par exemple égale à la dimension longitudinale du bandeau 34.
De préférence, les portions de maintien 42 coopèrent avec les portions de calage 38 pour maintenir les aubes 36 dans les alvéoles 28 de sorte que les aubes 36 sont maintenues sans jeu dans les alvéoles lors du vol de l’aéronef.
Les portions de calage 38 et les portions de maintien 42 permettent également de protéger les aubes 36 et le disque 26 de soufflante 24 de chocs entre les aubes 36 et le disque 26 de soufflante 24.
Avantageusement, le bandeau 34 a une épaisseur variable le long de sa circonférence de manière à répondre aux critères de certification de la turbomachine notamment en garantissant un maintien plus performant des aubes 36 dans les alvéoles 28. Par exemple, les portions de calage 38 ont une épaisseur supérieure 5 à millimètres, de préférence comprise entre 5 et 10 millimètres et les portions de maintien 42 ont une épaisseur supérieure à 1 millimètre, de préférence comprise entre 1 et 3 millimètres. Le bandeau 34 comprend également des portions 48 disposées sur les dents 30 du disque 26 de soufflante 24 dont l’épaisseur est par exemple supérieure à 1 millimètre, de préférence comprise entre 1 et 3 millimètres. Le bandeau 34 est donc formé d’une juxtaposition radiale de portions de calage 38, de portions de maintien 42 et de portion 48 disposées sur les dents 30 du disque 26 de soufflante 24.
La représente schématiquement un procédé de montage d’aubes 36 sur un disque 26 rotatif 24 muni d’alvéoles 28 formées régulièrement le long de la périphérie du disque 26, chaque alvéole 28 étant destinée à loger un pied 40 d’une aube 36.
On effectue en premier lieu une étape 50 d’étirement d’un bandeau 34 de manière à disposer le bandeau 34 autour d’une périphérie d’un disque 26 rotatif.
Puis on effectue une étape 52 d’ajustement d’au moins une position du bandeau 34 de sorte que le bandeau 34 épouse la périphérie du disque 26 rotatif. Par exemple, on dispose chaque portion de calage 38 au fond d’une alvéole 28 et on dispose chaque portion de maintien 42 contre une paroi latérale 44, 46 d’alvéole 28.
Enfin, on effectue une étape 54 d’insertion des aubes 36 dans les alvéoles 28. Avantageusement, on insert le pied 40 de l’aube 36 dans une alvéole 28 de sorte que le pied 40 de l’aube 36 est en regard de la portion de calage 38 disposée au fond de ladite alvéole 28, par exemple de sorte que le pied 40 de l’aube 36 est en contact avec ladite portion de calage 38. De préférence, l’aube 36 est insérée dans ladite alvéole 28 de sorte que l’aube 36 est disposée radialement entre deux portions de maintien 42 successives, par exemple de sorte que l’aube 36 est en contact avec deux portions de maintien 42 radialement successives.

Claims (10)

  1. Dispositif de maintien (32) d’au moins une aube (36) à un disque rotatif (26) muni d’au moins une alvéole (28), notamment d’une pluralités alvéoles (28) formées régulièrement le long d’une périphérie du disque rotatif (26), l’alvéole (28) étant destinée à loger un pied (40) de l’aube (36), caractérisé en ce que le dispositif de maintien (32) comprend au moins un bandeau (34) configuré pour épouser la périphérie du disque rotatif (26) et maintenir l’aube (36) dans l’alvéole (28).
  2. Dispositif de maintien (32) selon la revendication 1, dans lequel le bandeau (34) est monobloc.
  3. Dispositif de maintien (32) selon l’une des revendications 1 et 2, dans lequel le bandeau (34) a une épaisseur variable le long de sa circonférence destinée à épouser la périphérie du disque rotatif (26).
  4. Dispositif de maintien (32) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le bandeau (34) comprend au moins une portion de calage (38), notamment une pluralité de portions de calage (38) régulièrement réparties le long du bandeau (34), la portion de calage (38) étant destinée à être disposée entre le pied (40) de l’aube (36) et un fond de l’alvéole (28).
  5. Dispositif de maintien (32) selon la revendication 4, dans lequel la portion de calage (38) a une épaisseur comprise entre 5 et 10 millimètres.
  6. Dispositif de maintien (32) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le bandeau (34) comprend au moins une portion de maintien (42), notamment une pluralité de portions de maintien (42) régulièrement réparties le long du bandeau (34), la portion de maintien (42) étant destinée à être disposée entre une paroi latérale (44, 46) de l’alvéole (28) et le pied (40) de l’aube (36).
  7. Dispositif de maintien (32) selon la revendication 6, dans lequel la portion de maintien (42) a une épaisseur comprise entre 1 et 3 millimètres.
  8. Dispositif de maintien (32) selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel le bandeau (34) comprend un matériau polymère ou dans lequel le bandeau (34) comprend un matériau polymère comprenant du caoutchouc nitrile.
  9. Machine tournante comprenant un disque rotatif (26) muni d’au moins une alvéole (28), notamment d’une pluralité d’alvéoles (28) formées régulièrement le long d’une périphérie du disque rotatif (26), l’alvéole (28) logeant un pied (40) d’une aube (36), caractérisée en ce qu’elle comprend un dispositif de maintien (32) d’au moins une aube (36) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8 épousant la périphérie du disque rotatif (26) et maintenant l’aube (36) dans l’alvéole (28).
  10. Procédé de montage d’au moins une aube (36) sur un disque rotatif (26) muni d’au moins une alvéole (28), notamment d’une pluralité d’alvéoles (28) formées régulièrement le long d’une périphérie du disque rotatif (26), l’alvéole (28) étant destinée à loger un pied (40) de l’aube (36) au moyen d’un dispositif de maintien (32) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes :
    • étirement d’un bandeau (34) de manière à disposer le bandeau (34) autour d’une périphérie du disque rotatif (26);
    • ajustement d’au moins une position du bandeau (34) de sorte que le bandeau (34) épouse la périphérie du disque rotatif (26); et
    • insertion du pied (40) de l’aube (36) dans l’alvéole (28).
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