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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2522063A1
Family ID 24046824
Probable Assignee United Technologies Corp
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title ASSEMBLAGE D'AUBES DE ROTOR
Abstract
_________________________________________________________________
L'INVENTION CONCERNE UN ASSEMBLAGE D'AUBES DE ROTOR.
DANS CET ASSEMBLAGE, LA SECTION DE TALON 20 DES AUBES DE ROTOR 12 ET
LA RAINURE DE FIXATION 24 DU DISQUE DE ROTOR 14 SONT PROFILEES SELON
UNE GEOMETRIE SPECIFIQUE POUR MENAGER, ENTRE ELLES, UN ESPACE LIBRE
QUI AUGMENTE A MESURE QU'UNE AUBE 12 EST RETIREE AXIALEMENT DE LA
RAINURE 24. LE BASCULEMENT D'UNE AUBE 12 DANS L'ESPACE LIBRE AINSI
MENAGE PERMET DE LA RETIRER A L'ECART DES SEGMENTS DE BANDAGES 30, 32
ET DES SECTIONS DE SURFACES PORTANTES 16 DES AUBES ADJACENTES 12.
L'INVENTION EST UTILISEE, DANS LES TURBINES A GAZ, POUR PERMETTRE LE
REMPLACEMENT D'UNE AUBE DE ROTOR IN SITU SANS DEVOIR DEMONTER LE RESTE
DU ROTOR.
Description
_________________________________________________________________
La presente invention concerne des machines rotatives a flux axial et,
plus particulierement, les aubes mobiles de ces machines.
On a elabore, dans l'industrie des turbines a gaz pour avions, les
concepts destines a permettre le demontage d'aubes de ventilateur
individuelles hors des sections de ventilateurs des turboreacteurs a
double flux, mais ces concepts ont un plus large champ d'appli- cation
tant dans cette industrie que dans d'autres.
Les turbines a gaz d'avions de conception mo- derne sont du type des
turboreacteurs equipes de grandes aubes mobiles qui sont
habituellement situees a l'extre- mite avant du reacteur Ces aubes
sont appelees "aubes de ventilateur" et elles sont utilisees pour
accelerer le flux d'air dirige par-dessus a peu pres a la maniere
d'une helice.
Du fait qu'elles sont localisees a l'extremite avant du reacteur, ces
aubes sont susceptibles d'etre endommagees par des objets etrangers,
notamment par suite de la presence de debris ramasses le long de la
piste d'envol d'un aeroport et aspires dans le reacteur.
Les grands oiseaux sont une cause relativement frequente de
deterioration du ventilateur Les aubes endommagees doivent etre
remplacees afin de retablir l'efficacite aerodynamique du ventilateur
et empecher un desequilibre destructeur du rotor.
Les talons des aubes de ventilateur sont habi- tuellement realises
avec une geometrie de section trans- versale en queue d'aronde et ils
s'etendent de l'avant a l'arriere en travers du bord d'un disque
support Les attaches des talons sont habituellement inclinees cir-
conferentiellement par rapport a la ligne centrale ou a l'axe du
reacteur Les aubes de grande envergure com- portent un ou plusieurs
bandages en un point intermediai- re de leur envergure ou a leur tete
Un bandage de ce type est constitue d'elements s'etendant lateralement
a partir de l'intrados et de l'extrados des aubes en une relation
d'opposition avec les elements de banda- ges des aubes adjacentes En
combinaison, les ele- ments des bandages forment une couronne
annulaire (vu le long de l'axe du reacteur) Le plan de la relation
d'opposition entre des elements de bandages adjacents est non
parallele a l'axe de l'attache de l'aube, assu- rant ainsi un
verrouillage de chaque aube individuelle dans l'assemblage.
Afin d'eviter de devoir demonter toutes les aubes d'un etage de rotor
pour en remplacer une seule, tout en supprimant par la meme occasion
les depenses qu'entraine une telle operation, les hommes de science et
les ingenieurs sont a la recherche de nouvelles conceptions d'aubes et
de nouvelles techniques pour leur assemblage.
Suivant la presente invention, le demontage d'une seule aube renforcee
hors d'une machine rotative a flux axial est rendu possible en
prevoyant une sail- lie cuneiforme a la base de la rainure de fixation
du disque, de telle sorte que l'on puisse faire osciller l'aube autour
de cette saillie cuneiforme lors du re- trait partiel de cette aube
hors de la rainure, permet- tant ainsi le desengagement de l'aube a
l'ecart des bandages des aubes adjacentes.
Les caracteristiques principales de la pre- sente invention resident
dans les saillies cuneiformes qui s'etendent vers l'exterieur a partir
de la base de chaque rainure de fixation du disque, ainsi que dans les
surfaces coniques definies aux bases des sections de talons des aubes
correspondantes Un retrait par- tiel de la section de talon d'une aube
a l'ecart de la rainure de fixation correspondante a pour effet d'ac-
croitre l'espace radial defini entre elles en permet- mettant ainsi, a
l'aube, d'osciller autour de la sail- lie cuneiforme.
Un avantage principal de la presente invention reside dans le fait
qu'il est possible de demonter une seule aube de l'assemblage de rotor
Dans une instal- lation d'aeronef, le demontage d'une aube de ventila-
teur peut etre effectue in situ sans retirer le moteur de l'aeronef Ce
desassemblage est effectue sans re- courir a de plus grands jeux entre
les pieces a l'etat installe Un basculement de l'aube dans une
premiere direction sur la saillie cuneiforme permet de la retirer
partielle- ment en depit de la relation non parallele existant entre
l'axe de la rainure de fixation et les plans le long desquels des
bandages adjacents entrent mutuelle- ment en contact Un basculement de
l'aube dans une seconde direction permet un deplacement circonfe-
rentiel du bandage de l'aube autour du bord de fuite de l'aube
adjacente, si bien que l'aube peut alors etre retiree completement de
la rainure de fixation.
Les caracteristiques et avantages precites de la presente invention,
ainsi que d'autres apparaitront plus clairement a la lecture de la
description ci-apres donnee en se referant aux dessins annexes dans
les- quels: la figure 1 est une vue en elevation de face simplifiee
d'une partie de l'assemblage de ventilateur d'un turboreacteur a gaz a
double flux; la figure 2 est une vue eclatee en perspective illustrant
la saillie cuneiforme contre laquelle vient appuyer le talon d'une
aube; la figure 3 est une vue prise suivant la li- gne 3-3 de la
figure 1; la figure 4 est une vue en coupe prise sui- vant la ligne
4-4 de la figure 1; la figure 5 est une vue agrandie du talon d'une
aube de ventilateur, illustrant l'aptitude d'une aube
partiellement'retiree a basculer autour de la saillie cuneiforme a la
base de la rainure de fixation; la figure 6 est une vue en perspective
illus- trant le retrait partiel d'une aube de rotor individuel- le
hors de l'assemblage; la figure 7 est une vue en perspective illus-
trant le retrait partiel sequentiel de deux aubes de rotor adjacentes
sans aucune interference entre le ban- dage de l'aube retractee le
plus en avant et le banda- ge de l'aube adjacente; et la figure 8 est
une vue en perspective illus- trant le deplacement circonferentiel de
l'aube retractee le plus en avant dans une position dans laquelle il
n'y a aucune interference entre le bandage de cette aube et la section
de surface portante de l'aube adjacente.
On decrira ci-apres le meilleur mode de mise en oeuvre de l'invention
en se referant a la section de ventilateur d'un turboreacteur a gaz a
double flux.
Une partie d'un assemblage de rotor de ventilateur est illustree dans
la vue en elevation de face de la figu- re 1 Plusieurs aubes mobiles
12 s'etendent vers l'ex- terieur a partir de la peripherie d'un disque
de rotor 14 Chacune de ces aubes mobiles comporte une section de
surface portante 16, une section de pied-18 et une section de talon 20
Chaque section de pied 18 defi- nit une partie de la paroi interieure
du parcours d'ecoulement 22 pour les gaz du milieu de travail.
Chaque section de talon vient s'engager dans une rainu- re de fixation
24 situee a la peripherie du disque La section de surface portante de
chaque aube comporte un extrados 26 et un intrados 28 Des segments de
banda- ge 30 et 32 s'etendent lateralement a partir de l'ex- trados et
de l'intrados de l'aube respectivement en une relation d'opposition
avec les segments de bandages des aubes adjacentes En combinaison, les
segments de bandages d'aubes adjacentes forment une couronne annu-
laire s'etendant circonferentiellement autour de la turbine Le bandage
illustre est localise en un point median de l'envergure de l'aube et
il est appele ban- dage de "mi-envergure" La localisation du bandage
dans le sens de l'envergure varie en fonction de la conception de la
turbine Dans certaines formes de realisation, on utilise des bandages
multiples tandis que, dans d'autres, un seul bandage est localise a la
tete des aubes.
La configuration de la section de talon de chaque aube et la geometrie
de la rainure de fixation correspondante sont illustrees dans la vue
eclatee en perspective de la figure 2 La geometrie de fixation est du
type generique connu sous le nom de "talon en queue d'aronde"
Toutefois, par rapport a la forme classique, la geometrie est modifiee
en ce sens que la surface inferieure 34 va en diminuant en cone du
bord de fuite 38 au bord d'attaque 36, formant ainsi un talon a
section transversale decroissante La rai- nure de fixation 24 comporte
une saillie cuneiforme 40 s'etendant a partir du centre du fond de
cette rainure depuis la face avant 42 jusqu'a la face arriere 44 du
disque La surface superieure 46 de la saillie cunei- forme et la
surface inferieure de la section de talon de l'aube sont adaptees
l'une a l'autre sous un anglet mesure par rapport a un plan parallele
a la ligne cen- trale de la turbine La section de talon de l'aube mo-
bile et la rainure de fixation du disque sont profilees pour definir
un espace libre croissant entre la base de la section de talon de
l'aube et la rainure de fixation a mesure que l'aube est retiree
axialement de cette der- niere Dans le mode d'assemblage, les aubes 12
sont emprisonnees axialement sur le disque 14 par un moyen classique
non represente specifiquement.
Les concepts integres a l'appareil decrit ici permettent le demontage
et le reassemblage in situ d'une aube mobile individuelle, comme cela
pourrait etre requis apres la mise en service dans une turbine suite a
une deterioration des aubes par un objet etranger.
Dans une construction classique, ce demontage et ce re- assemblage in
situ d'une seule aube sont impossibles en raison de l'interference
circonferentielle existant en- tre des segments de bandages adjacents,
ainsi que de l'interference axiale existant entre les segments de
bandages et les parties des sections de surfaces portan- tes
adjacentes qui s'etendent vers l'avant Comme on peut le cons- tater en
figure 3, l'axe A de l'attache du talon des au-
1 S bes peut ne pas etre parallele au plan d'intersection B, si bien
que les aubes maintenues dans une position axia- le sur le disque se
bloquent mutuellement Meme sans entrave directe, chaque aube est dans
l'impossibilite de se deplacer axialement au-dela de la distance Y en-
tre le segment de bandage 30 situe a l'extrados de cet- te aube et la
section de surface portante 16 de l'aube adjacente. La geometrie
reetudiee de la section de talon et de la rainure de fixation suivant
la presente inven- tion permet un deplacement axial et circonferentiel
com- bine de l'aube grace auquel les segments de bandage de cette
derniere peuvent etre retires tant des segments de bandage adjacents
que da la section de surface por- tante de l'aube adjacente La figure
4 illustre un espace libre accru defini entre la surface inferieure 34
de la section de talon d'une aube et la surface supe- rieure 46 de la
saillie cuneiforme 40 prevue a la base de la rainure de fixation A
l'etat installe, cet es- pace libre a une grandeur C 1; a l'etat
retracte partiel- lement comme represente par le profil en traits
discon- tinus, l'espace libre a une grandeur C 2.
Lors d'un retrait axial partiel, l'espace li- bre accru permet de
faire basculer initialement l'aube autour de la saillie cuneiforme 40
pour rattraper l'ali- gnement differentiel de l'axe A du talon de
l'aube et du plan d'intersection B des segments de bandage adja-
cents, puis de la faire basculer autour de la saillie cuneiforme 40
afin de faire pivoter circonferentielle- ment le segment de bandage
cote extrados a l'ecart de la section de surface portante adjacente La
figure 5 illustre l'aptitude de l'aube a basculer autour de la saillie
cuneiforme dans un etat partiellement retracte.
Les figures 6-8 illustrent les etapes sequen- tielles du retrait d'une
aube mobile individuelle hors d'un disque de rotor dans une forme de
realisation de l'invention Bien qu'ils ne soient pas illustres dans
l'etat installe sur une turbine a gaz, les principes du demontage et
du reassemblage des aubes 12 a l'ecart du disque de rotor 14 et sur ce
dernier respectivement sont identiques L'entrave axiale directe par
laquel- le les aubes sont emprisonnees sur le disque dans le mode
completement assemble,a ete supprimee.
En figure 6, une des aubes 12 A est deplacee vers l'avant sur le
disque 14 jusqu'a ce que le seg- ment de bandage cote extrados 30 A
vienne buter contre la section de surface portante 16 de l'aube
adjacente.
On fait basculer legerement l'aube dans le sens des aiguilles d'une
montre a l'interieur de la rainure de fixation afin de rattraper le
defaut d'adaptation an- gulaire entre l'axe du talon et le plan
d'intersection des segments de bandage En figure 7, une deuxieme au-
be mobile 12 B est deplacee vers l'avant dans le disque jusqu' a ce
que son segment de bandage cote extrados 30 B vienne buter contre la
section de surface portante 16 A de l'aube adjacente Dans la forme de
realisation il- lustree, il n'y a aucune interference circonferentiel-
le entre le segment de bandage cote intrados 32 B et le segment de
bandage cote extrados 30 C de l'aube ad- jacente 12 C Le nombre
d'aubes 12 qui doivent etre deplacees vers l'avant, depend de la forme
de reali - sation particuliere, notamment de facteurs tels que la
largeur des segments de bandage et la geometrie de la section de
surface portante adjacente situee au voi- sinage du bandage.
En figure 8, on a imprime, a l'aube 12 B, une rotation dans le sens
inverse des aiguilles d'une mon- tre a l'interieur de la rainure de
fixation, pour l'ame- ner dans une position dans laquelle le segment
de ban- dage 30 B situe a son extrados peut se deplacer axiale- ment
au-dela de la section de surface portante 16 A de l'aube adjacente
Dans cette position, une seule aube peut etre retiree completement
hors du disque Le re- assemblage de cette aube est effectue par un
processus inverse de celui prevu pour son demontage.
Bien que l'invention ait ete illustree et de- crite en se referant a
des formes de realisation de- taillees, l'homme de metier comprendra
que diverses modifications peuvent y etre apportees tant dans sa forme
que dans ses details sans se departir de son es- prit et de son cadre
tels qu'ils sont definis dans les revendications ci-apres.
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1 Turbine a gaz a flux axial comportant un assemblage de rotor du type
comprenant une rangee d'au- bes mobiles s'etendant vers l'exterieur a
partir de la peripherie d'un disque de rotor, la section de surface
portante de chacune de ces aubes mobiles comportant des segments de
bandage qui s'etendent lateralement a par- tir de son intrados et de
son extrados en une relation d'opposition avec les segments de
bandagescorrespon- dants des aubes mobiles adjacentes, caracterisee
par le perfectionnement comprenant: un moyen destine a fixer chaque
aube mobile a une rainure correspondante menagee a la peripherie du
dis- que de rotor, la section de talon de l'aube et la rainu- re de
fixation du disque etant profilees pour definir un espace libre
croissant entre la base de cette section de talon et cette rainure de
fixation a mesure que l'aube est retiree axialement hors de cette
derniere.
2 Turbine a gaz a flux axial suivant la reven- dication 1,
caracterisee en ce que la rainure de fixation du disque comporte une
saillie cuneiforme s'etendant a partir du centre du fond de cette
rainure et dont la section transversale va en augmentant en cone de
l'avant a l'arriere du disque, la section de talon de chaque aube
mobile comportant une surface inferieure qui pre- sente une conicite
correspondant a celle de la saillie cuneiforme de la rainure de
fixation. Par procuration de UNITED TECHNOLOGIES CORPORATION. Le
mandataire est R Baudin.
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