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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2514072A1
Family ID 2347565
Probable Assignee Lls Royce Ltd
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title PROCEDE DE FABRICATION D'UNE AUBE POUR MOTEUR A TURBINE A GAZ
Abstract
_________________________________________________________________
PROCEDE DE FABRICATION D'UNE AUBE, COMPRENANT UN CORPS 20 A PROFIL
AERODYNAMIQUE QUI PRESENTE UNE CAVITE INTERNE 21.
ON FORME A L'EXTREMITE DU BORD DE FUITE 23 UNE RAINURE DONT LES PAROIS
24A, 24B S'ETENDENT SELON LA LONGUEUR DE CETTE EXTREMITE, ET QUI EST
SEPAREE DE LA CAVITE 21 PAR UNE CLOISON 25, ET ON PERCE ENSUITE DANS
CETTE CLOISON 25 DES TROUS 26 RELIANT LA CAVITE 21 A LA RAINURE. ON
PEUT ENSUITE REPOUSSER LES PAROIS 24A, 24B POUR FORMER UNE FENTE
ETROITE 22.
APPLICATION NOTAMMENT AUX AUBES POUR MOTEUR A TURBINE A GAZ.
METHOD OF PRODUCING BLADE, comprising a body 20 with an aerodynamic
profile WHO has an internal cavity 21.
ON
Formed at the end of the trailing edge 23 a groove whose walls 24A,
24B extend along the length of this end and which is separated from
the cavity 21 by a partition 25, AND THEN ON IN PERCE The partition 25
HOLES 26 connecting the cavity 21 to the groove. YOU CAN THEN PUSHING
THE WALLS 24A, 24B TO FORM A narrow slot 22.
APPLICATION INCLUDING THE BLADE FOR GAS TURBINE ENGINE.
Description
_________________________________________________________________
1 2514072
La presente invention concerne un procede de fabrication d'une aube
pour moteur de turbine a gaz.
On connait de telles aubes qui comprennent un corps a profil
aerodynamique comportant une portion, connue sous le nom de "bord de
fuite", dans laquelle l'epaisseur du corps est progressivement reduite
jusqu'a une extremite aval libre Il est egalement connu de refroidir
le bord de fuite par de l'air passant d'une cavite menagee dans le
corps a travers des trous
qui traversent le bord de fuite et debouchent a ladite extremite.
Une telle disposition limite la possibilite de reduire la largeur de
l'extremite du bord de fuite autant que peuvent l'exiger des raisons
aerodynamiques D'un autre cote, cette disposition renforce la
necessite pour lesdits trous de presenter un grand rapport longueur
sur diametre La raison en est que, pour une dimension donnee de la
cavite, si l'epaisseur moyenne du bord de fuite doit etre reduite, la
cavite doit etre situee plus loin de l'extremite libre Ceci exige a
son tour que les trous soient plus profonds et entraine les
difficultes de fabrication liees au percage de trous
profonds de faible diametre.
Selon l'invention, le procede de fabrication d'une aube pour moteur a
turbine a gaz, qui comprend un corps de section aerodynamique avec une
cavite internes comprend les etapes suivantes: a) produire a
l'extremite de fuite du corps une rainure Vant des parois laterales
qui s'etendent suivant la longueur de ladite extremite, et une paroi
de fond qui definit une cloison entre la rainure et la cavite, et b)
produire des trous dans cette paroi de fond pour relier la
cavite et la rainure.
Le procede peut comprendre l'etape consistant a repousser les parois
l'une vers l'autre, de facon a produire a l'extremite libre des parois
une
fente ayant une largeur moindre que la largeur originelle de la
rainure.
L'invention permet de positionner la cavite relativement loin de
l'extremite du bord de fuite, sans que ceci entraine des trous de
profondeur indue L'invention permet egalement d'avoir une extremite de
bord de fuite
plus etroite que dans le cas o les trous debouchent a cette extremite.
L'invention va etre maintenant decrite en detail a titre d'exemple,
en reference aux dessins annexes.
La figure 1 est une vue perspective d'une aube de rotor de turbine
pour moteur a turbine a gaz, Les figures 2 a 4 sont des coupes
transversales a travers l'aube de la figure 1 a differents stades de
fabrication, les figures 3 et 4 etant des fragments representes a plus
grande echelle,
-2 22514072
La figure 5 est une vue en elevation correspondant a la figure 3.
En se reportant a la figure 1, on voit que l'aube comprend une racine
18 en sapin, une plateforme 19 et un corps 20 a profil aerodynamique
et qui comprend un bord de fuite 23 dont la forme desiree ou finale
est representee en traits pleins On a pratique un arrachement dans le
corps pour montrer une cavite 21 et une fente 22 pratiquee dans
l'extremite libre 23 a du bord de fuite pour l'echappement de l'air de
refroidissement provenant de la cavite 21 pour refroidir le bord de
fuite L'air de refroidissement est
amene a la cavite par des moyens non representes, mais qui sont en
eux-
memes bien connus et qui comprennent normalement des canaux traversant
la
racine de l'aube et communiquant avec une source d'air a haute
pression.
Pour assurer le profil aerodynamique de l'aube, le bord de fuite doit
etre effile et mince, l'extremite 23 a ayant une largeur W (fig 4) qui
doit etre aussi faible que le permettent des considerations pratiques,
telles que
la resistance mecanique.
Comme le montrent les figures 2 a 5, l'aube est d'abord moulee sous
forme d'ebauche 17 a (fig 2) un noyau etant prevu dans le moule pour
former la cavite 21 Le moule pour l'ebauche est conforme de facon a
produire une section aerodynamique pour le corps 20 ayant sensiblement
la forme desiree, mais a produire un bord de fuite 23 X dont la
largeur WX est sensiblement superieure a la largeur W. L'ebauche 17 a
est alors prise dans un mohtage et on produit dans le bord de fuite
une rainure 24 (fig 3 et 5) Un certain nombre de procedes sont
disponibles pour produire la rainure 24, mais il est prefere de la
produire par usinage par decharge electrique On voit sur les figures 3
et 5 que la rainure est relativement large et par
consequentrelativement facile a produire, et qu'il reste deux minces
parois laterales 24 a, 24 b divergeant l'une de l'autre a la facon
d'une queue d'aronde La rainure est disposee de facon que sa paroi de
fond, designee par 25, forme une cloison entre la
rainure et la cavite 21.
Dans une troisieme etape de la fabrication, des trous 26 sont perces a
travers la paroi 25 pour relier la rainure 24 et la cavite 21 Ces
trous s'etendent suivant la ligne de cambrure C de la section de
l'aube, et l'acces a la paroi 25 pour l'operation de percage est
facilite par la rainure 24 o Les trous sont de preference perces par
usinage par decharge electrique,
bien qu'il y ait manifestement une serie d'autres procedes
disponibles.
A un quatrieme stade de la fabricationles parois divergentes 24 a, 24
b sont deformees et repoussees l'une vers l'autre, par exemple a la
presses pour refermer la rainure 24 de facon que les extremites des
parois forment
3 25 14072 -
entre elles la fente 22 Les dimensions de l'ebauche 17 a et de la
rainure 24 sont choisies de sorte qu'apres cette deformation le bord
de fuite 23 ait
sensiblement la forme voulue.
L'operation de pressage est executee au moyen d'une paire d'outils de
presse 29, 30 Dans un exemple de realisation, une aube en alliage a
base de nickel connu sous la designation IN 100 a pu subir la
deformation voulue a la temperature ambiante Toutefois, si necessaire,
l'ebauche peut
etre chauffee a la temperature appropriee pour faciliter la
deformation.
De preference la rainure est dimensionnee de telle sorte que les
parois 24 a, 24 b sont effilees et que, lorsque les outils 29, 30 sont
appliques, les parois flechissent de telle facon que la forme
exterieure correcte de l'aube est obtenue Toutefois une plaque de
calibrage 28 (fig 4)
est introduite pour controler la dimension de la fente 22.
On notera que des dispositions speciales doivent etre prises aux
extremites de la fente 22 A cet effet, comme le montre la figure 5, la
portion terminale 31 de la rainure 24, adjacente a la plateforme 19,
presente une largeur progressivement reduite et se termine a une
distance D de la plateforme quelque peu inferieure a une distance E a
laquelle une nervure de
raccord 32, prevue entre le corps 20 et la plateforme 19, rejoint le
corps.
La forme finale du bord de fuite 23 est representee en tirets.
Comme le montre aussi la figure 5, a la pointe de l'aube, l'ebauche et
la rainure-ont des portions 33 et 34 respectivement qui ont une
largeur progressivement reduite pour faciliter l'obtention de la forme
finale
representee en tirets.
Il peut etre necessaire de terminer la fabrication de l'aube de
differentes facons Ainsi il serait probablement necessaire de fermer
la pointe de l'aube par un chapeau 36 (fig 1) brase ou soude, et la
surface aerodynamique elle-meme peut exiger encore une finition De
meme la racine 12 devra sans doute etre usinee a ses dimensions
finales et des canaux pour
l'air de refroidissement devront etre perces dans cette racine.
Ainsi l'aube finale est produite avec une fente etroite dans un mince
bord de fuite sans qu'on ait a executer le difficile usinage dela
fente tres etroite 22 En outre les trous 26 de faible diametre sont
perces a travers une piece assez courte de materiau solide, et a
partir d'une position commode de depart proche de la paroi 25, de
sorte qu'ils peuvent etre positionnes-avec precision pour rendre
minimales toutes les concentrations
de contraintes causees par une position imprecise des trous.
Il faut egalement noter que le procede selon l'invention peut aussi-
bien s'appliquer a une aube forgee Dans ce cas l'ebauche serait forgee
de facon classique a la section de la figure 2, la cavite 21 etant
obtenue par
4 25 14072
usinage electrochimique par exemple 7 et les etapes decrites plus haut
seraient appliquees a l'ebauche forgee.
On comprend aussi que, bien que decrite en reference a une aube de
rotor, l'invention est applicable a la fabrication de toute aube de
rotor ou de stator exigeant un bord de fuite fendu pour n'importe
quelle raison
(par exemples refroidissement ou controle de la couche limite).
Il a ete trouve qu'avec une aube fabriquee -selon le procede conforme
a l'invention, la largeur W de l'extremite terminee du bord de fuite
peut etre plus faible que la largeur correspondante d'une aube dans
laquelle des trous de refroidissement sont prolonges jusqu'a cette
extremite De plus la paroi 24 a du cote concave ou plus chaud de
l'aube peut etre rendue plus courte que la paroi 24 b, comme
represente en 24 e (fig 4) Ceci ameliore
encore la largeur effective W et la tenue thermique de la paroi 24 a.
Le repoussage l'une vers l'autre des parois 24 a, 24 b de la rainure
est souhaitable non seulement pour permettre de commencer la
fabrication avec une rainure assez large pour donner acces au percage
des trous, mais aussi pour assurer que la section de debit de la fente
22 n'est pas superieure a la section de debit combinee des trous La
consideration de section est necessaire pour garantir que les debits
destrous individuels forment un courant commun en sortant de la fente
22, et que l'air est a nouveau accelere apres la diffusion qui se
produit inevitablement a la
sortie des trous.
La profondeur de la rainure 24 et la divergence des surfaces en regard
des parois 24 a, 24 b, dependent de la distance entre la cavite 21 et
l'extremite du bord de fuite Normalement la profondeur de la rainure
ne depasse pas ce qui est necessaire pour reduire tout probleme dans
le percage de trous d'une longueur relativement grande La largeur de
la rainure est choisie pour donner acces a l'outil de percage Dans
certains cas il peut suffire que les surfaces en regard des parois 24
a, 24 b, soient paralleles plutot que divergentes, comme le montre une
rainure 27 (fig 3) Il peut alors etre possible de ne pas repousser les
parois l'une vers l'autre, specialement si l'une des parois est ius
courte que l'autre, comme mentionne plus haut, et si le flux a travers
les trous a une vitesse elevee, comparee au flux des gaz sur
l'exterieur de l'aube Quand ces surfaces en regard sont paralleles la
largeur WOX de l'ebauche 17 a (fig 2) est bien entendu convenablement
reduite par rapport au cas o ces surfaces en regard sont divergentes.
25 14072
Claims
_________________________________________________________________
REVENDI CATI ONS1. Procede de fabrication d'une aube pour moteur a
turbine a gaz, comprenant un corps a profil aerodynamique qui presente
une cavite interne, caracterise en oe qu'il comprend les etapes
suivantes: a) former a l'extremite de fuite du corps une rainure ayant
des parois laterales qui s'etendent suivant la longueur de ladite
extremite, et une paroi de fond qui definit une cloison entre la
rainure et la cavite, et b) percer des trous dans ladite paroi de fond
pour relier lacavite a la rainure.2 Procede selon la revendication 1,
caracterise en ce qu'il comprend en outre l'etape de repousser les
parois laterales de la rainure l'une vers l'autre de facon a former a
ladite extremite une fente dont la largeur estinferieure a la largeur
originelle de la rainure.3. Procede selon la revendication 1,
caracterise en ce qu'on forme la rainure de sorte que les surfaces en
regard desdites parois laterale divergent depuis ladite paroi de fond
jusqu'a ladite extremite, et en ce qu'on repousse ensuite les parois
l'une vers l'autre pour former a ladite extre-mite une fente dont la
largeur est moindre que la largeur originelle de larainure a ladite
extremite.4 Procede selon la revendication 1, caracterise en ce que
les surfaces en regard desdites parois laterales sont paralleles entre
laditeparoi de fond et ladite extremite.5. Aube pour moteur a turbine
a gaz, caracteriseen ce qu'elle estobtenue par le procede conforme a
l'une quelconque des revendications 1 a
4.
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