FR2987868A1

FR2987868A1 - Attache d'aube

Info

Publication number: FR2987868A1
Application number: FR1351716A
Authority: FR
Inventors: Lin-Jun Hou
Original assignee: Hamilton Sundstrand Corp
Current assignee: Hamilton Sundstrand Corp
Priority date: 2012-03-06
Filing date: 2013-02-27
Publication date: 2013-09-13
Anticipated expiration: 2033-02-27
Also published as: US20130236317A1; CA2805467C; FR2987868B1; US8974188B2; CA2805467A1

Abstract

L'invention concerne une attache (54, 54') destinée à raccorder une aube (32, 32') à un disque de rotor (34, 34'), l'aube (32, 32') étant dotée d'un pied (44, 44') et d'un bout dans le sens de l'envergure, et d'un bord d'attaque (38, 38') et d'un bord de fuite (40, 40') dans le sens de la corde, le pied (44, 44') étant doté d'une surface inférieure (50, 50'), l'attache (54, 54') comprenant un mécanisme de verrouillage (58, 58') agencé pour mettre en prise une fente complémentaire s'étendant dans la surface inférieure (50, 50') du pied d'aube (32, 32', 44, 44') dans le sens de l'envergure, d'un support (64, 64') raccordé au mécanisme de verrouillage (58, 58') prolongeant la surface inférieure (50, 50') du pied (44, 44') dans le sens de la corde ; et de premier et second bras (66, 66') s'étendant radialement vers l'intérieur et convergeant dans une direction axiale de sorte que les bras (66, 66') sont plus proches au niveau de leurs extrémités distales afin de mettre en prise le disque de rotor (34, 34').

Description

Attache d'aube Contexte La présente invention concerne en général des aubes dans un moteur à turbine à gaz, et en particulier des attaches destinées à raccorder un pied d'aube à un disque de rotor.

Une aube dans un moteur à turbine à gaz comporte un pied, qui se raccorde au disque de rotor, et un bout opposé au pied. L'épaisseur de l'aube varie grandement sur une courte distance au niveau du pied. Le pied permet au profil aérodynamique de résister à des charges opérationnelles typiques dues à la rotation et à la flexion et à des charges dues à des impacts de corps étranger. Le pied coulisse typiquement dans une fente dans un disque de rotor afin de maintenir le profil aérodynamique en place pendant que le disque de rotor est en rotation. Résumé Une attache destinée à raccorder une aube à un disque de rotor, l'aube étant dotée d'un pied et d'un bout dans le sens de l'envergure, et d'un bord d'attaque et d'un bord de fuite dans le sens de la corde, le pied étant doté d'une surface inférieure, comprend un mécanisme de verrouillage agencé pour mettre en prise une fente complémentaire s'étendant dans la surface inférieure du pied d'aube dans le sens de l'envergure ; un support raccordé au mécanisme de verrouillage prolongeant la surface inférieure du pied dans le sens de la corde ; et des premier et second bras s'étendant radialement vers l'intérieur et convergeant dans la direction axiale de sorte que les bras sont plus proches au niveau de leurs extrémités distales afin de mettre en prise le disque de rotor.

Le mécanisme de verrouillage peut comprendre un col effectuant le raccordement au support ; et une tête effectuant le raccordement au col et s'étendant sur une distance plus longue dans le sens de la corde que le col.

La tête peut avoir une section ovale. La tête peut comprendre une surface supérieure plate avec des côtés arrondis. La longueur de la tête peut être d'environ 1/3 de la longueur du pied dans le sens de la corde.

Les premier et second bras peuvent mettre en prise le disque de rotor avec un ajustement serré. Les premier et second bras peuvent avoir des surfaces internes convexes. Les premier et second bras peuvent mettre en prise des surfaces concaves du disque. Le pied peut être un pied en sapin. Le mécanisme de verrouillage peut mettre en prise la fente complémentaire dans le pied d'aube en le faisant coulisser dans le pied d'aube à partir de l'un du côté pression et du côté aspiration. Une aube à verrouillage automatique destinée à se verrouiller sur un disque de rotor, comprend : une aube dotée d'un bord d'attaque et d'un bord de fuite dans le sens de la corde et d'un pied et d'un bout dans le sens de l'envergure, le pied étant doté d'une surface inférieure et d'une fente s'étendant dans la surface inférieure du pied ; et une attache dotée d'un mécanisme de verrouillage agencé pour mettre en prise la fente s'étendant dans le pied d'aube, un support étant raccordé au mécanisme de verrouillage prolongeant de la surface inférieure du pied dans le sens de la corde et des premier et second bras s'étendant radialement vers l'intérieur afin de mettre en prise une surface concave sur le disque de rotor. Le mécanisme de verrouillage peut être en forme de bulbe et comporter une tête et un col, le col raccordant le support à la tête. La tête peut s'étendre sur une longueur plus grande dans le sens de la corde que le col. Les premier et second bras peuvent comprendre des surfaces internes convexes afin de mettre en prise les surfaces concaves sur le disque de rotor avec un ajustement serré.

Le mécanisme de verrouillage peut mettre en prise la fente complémentaire dans le pied d'aube par coulissement dans le pied d'aube à partir du côté pression ou du côté aspiration. L'attache peut avoir une section uniforme.

Un procédé de verrouillage d'une aube sur un disque de rotor doté de fentes, l'aube étant dotée d'un pied et d'un bout dans le sens de l'envergure et d'un bord d'attaque et d'un bord de fuite dans le sens de la corde, le pied étant doté d'une surface inférieure, comprend le coulissement d'un mécanisme de verrouillage d'une attache dans une fente complémentaire s'étendant à partir de la surface inférieure du pied d'aube dans le sens de l'envergure jusqu'à ce qu'un support de l'attache repose directement sous la surface inférieure du pied d'aube ; le coulissement de l'attache et du pied d'aube axialement dans une fente dans le disque de rotor ; et la flexion d'un premier bras sur l'attache radialement vers l'intérieur afin de mettre en prise une surface concave sur le disque de rotor. Le procédé peut en outre comprendre : la flexion d'un second bras radialement vers l'intérieur afin de mettre en prise une surface concave sur le disque de rotor. La flexion des premier et second bras peut en outre comprendre la mise en prise de la surface concave du disque de rotor avec un ajustement serré via l'attache. Le mécanisme de verrouillage peut comprendre une tête et un col, la tête s'étendant sur une distance plus longue dans le sens de la corde que le col et le col raccordant la tête au support.

Brève description des dessins La figure LA illustre un raccordement entre une aube, une attache et un disque. La figure lB illustre une vue en coupe du raccordement entre l'aube, l'attache et le disque de la figure LA. La figure 1C illustre une vue en perspective éclatée de l'attache et de l'aube de la figure LA. La figure 2A illustre une vue en perspective d'un second mode de réalisation d'une attache avec un pied.

La figure 2B illustre une vue en coupe de figure 2A. La figure 3 illustre une vue d'une attache raccordée à un pied et dotée d'un bras axial destiné à effectuer le raccordement à un disque. Description détaillée La figure lA illustre un raccordement entre l'aube 32 et le disque 34 dans un moteur à turbine à gaz, la figure 1B illustre une vue en coupe du raccordement entre l'aube 32 et le disque 34, et la figure 1C illustre une vue en perspective éclatée de l'attache 54 et de l'aube 32. Les figures lA à 1C comprennent l'aube 32 avec le profil aérodynamique 36, le bord d'attaque 38 et le bord de fuite 40 dans le sens de la corde, le pied en sapin 44 opposé à un bout (non montré) dans le sens de l'envergure, le côté pression 46 et le côté aspiration directement opposé au côté pression 46 (non montré) et l'attache 54. Le pied en sapin 44 comprend une surface inférieure 50 et une fente de mécanisme de verrouillage 52. Le disque 34 comprend des fentes en sapin 56 et une bande 57 dotée d'une surface concave 59. Le pied en sapin 44 est inséré dans la fente 56 dans le disque 34. L'attache 54 comprend un mécanisme de verrouillage 58 doté d'une tête 60 (avec une surface supérieure plate 68 et des côtés arrondis 70) et un col 62, un support 64, des épaulements 65 et des bras 66 dotés d'une surface interne convexe 67. Les dimensions illustrées comprennent la longueur du pied LR et la longueur de la fente Ls. Bien que seule l'aube 32 soit illustrée, il faut comprendre qu'en fonctionnement, un disque 34 comprendrait une pluralité de fentes 56, et une aube qui est sensiblement similaire à l'aube 32 serait insérée dans chaque fente 56 dans le disque 34, et une attache 54 raccorderait chaque aube 32 au disque 34. Le pied en sapin 44 de l'aube 32 et la fente 56 dans le disque 34 sont façonnés de sorte que le pied 44 coulisse dans la fente 56 (c'est-à-dire que les formes sont complémentaires). Le disque 34 est en rotation, 10 mettant en rotation l'aube 32. Le pied 44 retient l'aube 32, résistant à la charge centrifuge lorsque le disque 34 est en rotation pendant le fonctionnement du moteur. L'attache 54 met en prise le pied 44 via un mécanisme de verrouillage 58 et une fente 52. Dans un 15 mode de réalisation, la longueur de la fente Ls peut être d'environ 1/3 de la longueur du pied LR. La tête 60 du mécanisme de verrouillage est plus grande dans le sens de la corde que le col 62 afin d'arrimer l'attache 54 au pied 44 et de fournir une plus grande zone de contact 20 entre l'attache 54 et le pied 44 pour un transfert de charge. Dans le mode de réalisation illustré, la tête 60 comprend une surface supérieure plate 68 dotée de côtés arrondis 70. L'attache 54 met en prise le disque de rotor 34 via une flexion radiale des bras 66 vers 25 l'intérieur l'un vers l'autre de sorte que les surfaces internes convexes 67 des bras 66 mettent en prise la surface concave 59 de la bande 57 sur des côtés avant et arrière du disque 34. Le support 64 de l'attache 54 supporte la surface inférieure afin de distribuer les 30 charges du pied 44 au disque 34 et d'empêcher l'aube 32 de se déplacer sur le disque 34. L'attache 54 est généralement d'un seul tenant et peut être constituée de titane (y compris d'alliages), d'aluminium (y compris d'alliages) ou d'autres matériaux, en fonction des nécessités du moteur.

Une attache 54 avec un mécanisme de verrouillage 58, des bras 66 de support 64, arrime l'aube 32 au disque 34, ce qui aide à réduire la contrainte sur le pied 44 et à empêcher un déplacement sur le disque 34. Les systèmes précédents soit ne comprenaient pas d'attache lors du raccordement de l'aube au disque, soit utilisaient une petite attache avec des bras radiaux courts et une petite goupille avec des côtés radiaux. L'attache 54 dotée du mécanisme de verrouillage 58 qui comprend une tête 60 qui est plus grande que le col 62 et met en prise une fente s'étendant dans la surface inférieure du pied 44, fournit une grande zone de contact d'interface entre l'attache 54 et l'aube 32 (la surface supérieure 68 et les côtés 70), distribuant ainsi les charges à travers l'épaisseur du pied 44. En s'étendant radialement vers l'intérieur afin de mettre en prise la surface concave 59 sur le disque 34, les bras 66 fournissent un raccordement fiable entre l'aube 32 et le disque 34, en se raccordant avec un ajustement serré au disque 34 afin de transférer une partie de la charge centrifuge au disque 34. La figure 2A illustre une vue en perspective d'un autre mode de réalisation de l'attache 54' avec un pied 44', et la figure 2B illustre une vue en coupe de la figure 2A. Les figures 2A et 2B comprennent une aube 32' dotée d'un bord d'attaque 38', d'un bord de fuite 40', d'un pied en sapin 44', et d'une attache 54' dotée d'un mécanisme de verrouillage 58'. Le mécanisme de verrouillage 58' comprend une tête 60' et un col 62', un support 64' et des bras 66'. Le pied en sapin 44' comprend une surface inférieure 50' et une fente de mécanisme de verrouillage 52'. Les dimensions illustrées comprennent la longueur du pied LR, la longueur de la tête LH et la longueur du col LN. Dans ce mode de réalisation, LH mesure environ 1/5 de LH, et LN mesure environ 1/6 de LR. D'autres modes de réalisation peuvent avoir des rapports différents. Dans le mode de réalisation illustré sur les figures 2A et 2B, le mécanisme de verrouillage 58' a une section en forme de bulbe, avec une tête 60' ayant une forme généralement ovale ou ronde. Le mécanisme de verrouillage 58' fournit un raccordement fiable entre l'attache 54' et le pied 44' et fournit une quantité considérable de masse dans la tête 60 afin de cisailler une partie de la charge en transfert vers le disque 34', minimisant ainsi les contraintes dans le pied 44'. Le support 64' et les bras 66' sont sensiblement identiques aux bras de support 64,. 66 respectifs illustrés sur les figures lA à 1C. La figure 3 illustre une vue en coupe d'une attache 54 raccordée à un pied 44 et dotée d'un bras 66 axial destiné à raccorder l'aube 32 à un disque (non montré). L'aube 32 comprend un pied en sapin 44 (doté d'une surface inférieure 50 et d'une fente de mécanisme de verrouillage 52) qui est couplé à une attache 54 (dotée d'un mécanisme de verrouillage 58 comprenant une tête 60 et un col 62, un support 64, des épaulements 65 et des bras 66 comprenant des surfaces internes convexes 67).

Dans ce mode de réalisation, un bras 66 est axialement courbé (c'est-à-dire, vers l'axe longitudinal de l'aube 32) afin d'insérer l'aube 32 dans la fente 56 (voir la figure 1A) du disque 34.

L'aube 32 dotée d'une attache 54 coulisse axialement dans la fente 56 (figure 1A) dans le disque 34. Le bras 66 peut alors être courbé autour du disque 34 lors du raccordement de l'aube 32 au disque 34 (figure 1A). En variante, les deux bras 66 peuvent partir axialement puis être tous les deux courbés lorsque l'aube 32 dotée de l'attache 54 est insérée dans la fente 56 (figure 1A). Dans d'autres modes de réalisation, les bras 66 peuvent partir quelque peu pré-courbés puis se courber davantage, lors de la mise en prise avec la surface disque 34 (figure 1A). En résumé, l'attache 54, concave 59 du 54' dotée du mécanisme de verrouillage 58, 58', du support 64, 64' et du bras 66, 66', permet de transférer la charge centrifuge et d'arrimer l'aube 32, 32' au disque 34, 34'. Le mécanisme de verrouillage 58, 58' doté d'une tête 60, 60' et d'un support dont la longueur est supérieure dans le sens de la corde que le col 62, 62' et le support 64, 64' permettent de minimiser la contrainte dans le pied 44, 44' en fournissant une plus grande zone de contact afin de transférer les charges au disque 34. Les bras 66, 66' dotés de surfaces convexes 67, 67' s'enroulent radialement vers l'intérieur, convergeant dans la direction axiale de sorte que les bras sont plus proches au niveau de leurs extrémités distales qu'aux épaulements 65, 65' afin d'arrimer l'attache 54, 54' aux surfaces concaves 59 du disque 34, minimisant ou empêchant ainsi le déplacement de l'aube 32, 32' en fonctionnement. En distribuant les charges de force centrifuge à travers l'épaisseur du pied 44, 44' et en transférant une partie des charges au disque 34, et en fournissant un raccordement plus solide afin de minimiser ou d'empêcher le déplacement de l'aube, l'attache 54, 54' améliore la performance et la durabilité de l'aube 32, améliorant ainsi la durée de vie de l'aube 32. Bien que l'attache 54, 54' soit illustrée raccordant une aube dotée d'un pied en sapin 44 à un disque 32, d'autres types d'aubes dotées d'autres types de pieds pourraient être utilisés. De plus, les modes de réalisation illustrés sont fournis uniquement à titre d'exemple, et l'attache 54 pourrait être dimensionnée différemment selon ce que nécessite le système. Bien que l'invention ait été décrite en référence aux exemples de modes de réalisation, l'homme du métier comprendra que divers changements peuvent être effectués et que des éléments de l'invention peuvent être substitués par des éléments équivalents sans s'éloigner de la portée de l'invention. De plus, de nombreuses modifications peuvent être effectuées afin d'adapter une situation ou un matériau particulier aux enseignements de l'invention sans s'éloigner de sa portée principale. Ainsi, il faut comprendre que l'invention n'est pas limitée au(x) mode(s) de réalisation particulier(s) divulgué(s), mais que l'invention comprendra tous les modes de réalisation relevant de la portée des revendications annexées.

Claims

REVENDICATIONS1. Attache (54, 54') destinée à raccorder une aube (32, 32') à un disque de rotor (34, 34'), l'aube (32, 32') étant dotée d'un pied (44, 44') et d'un 5 bout dans le sens de l'envergure, et d'un bord d'attaque (38, 38') et d'un bord de fuite (40, 40') dans le sens de la corde, le pied (44, 44') étant doté d'une surface inférieure (50, 50'), l'attache (54, 54') comprenant : 10 un mécanisme de verrouillage (58, 58') agencé pour mettre en prise une fente complémentaire (52, 56) s'étendant dans la surface inférieure (50, 50') du pied d'aube (32, 32', 44, 44') dans le sens de 15 l'envergure ; un support (64, 64') raccordé au mécanisme de verrouillage (58, 58') prolongeant la surface inférieure (50, 50') du pied (44, 44') dans le sens de la corde ; et 20 des premier et second bras (66, 66') s'étendant radialement vers l'intérieur convergeant dans une direction axiale de sorte que les bras (66, 66') sont plus proches au niveau de leurs extrémités distales afin de mettre 25 en prise le disque de rotor (34, 34').
2. Attache selon la revendication 1, dans laquelle le mécanisme de verrouillage (58, 58') comprend : un col (62, 62') effectuant le raccordement au 30 support (64, 64') ; etune tête (60, 60') effectuant le raccordement au col (62, 62') et s'étendant sur une distance plus longue dans le sens de la corde que le col (62, 62').
3. Attache selon la revendication 2, dans laquelle la tête (60, 60') a une section ovale.
4. Attache selon la revendication 2 ou 3, dans laquelle la tête (60, 60') comprend une surface supérieure plate (68) dotée de côtés arrondis (70).
5. Attache selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, dans laquelle la longueur de la tête (60, 60') est d'environ 1/3 de la longueur du pied (44, 44') dans le sens de la corde.
6. Attache selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans laquelle les premier et second bras (66, 66') mettent en prise le disque de rotor (34, 34') avec un ajustement serré.
7. Attache selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, où les premier et second bras (66, 66') ont des surfaces internes convexes (67).
8. Attache selon la revendication 7, dans laquelle les premier et second bras (66, 66') mettent en prise des surfaces concaves (59) du disque (34, 34').30
9. Attache selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans laquelle le pied (44, 44') est un pied en sapin.
10. Attache selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans laquelle le mécanisme de verrouillage (58, 58') met en prise la fente complémentaire (52, 56) dans le pied d'aube (32, 32', 44, 44') en coulissant dans le pied d'aube (32, 32', 44, 44') à partir de l'un du côté pression (46) et du côté aspiration.
11. Aube à verrouillage automatique destinée à se verrouiller sur un disque de rotor (34, 34'), l'aube à verrouillage automatique comprenant : une aube (32, 32') dotée d'un bord d'attaque (38, 38') et d'un bord de fuite (40, 40') dans le sens de la corde et d'un pied (44, 44') et d'un bout dans le sens de l'envergure, le pied (44, 44') comprenant une surface inférieure (50, 50') et une fente (52, 56) s'étendant dans la surface inférieure (50, 50') du pied (44, 44') ; et une attache (54, 54') dotée d'un mécanisme de verrouillage (58, 58') agencé pour mettre en prise la fente (52, 56) s'étendant dans le pied d'aube (32, 32', 44, 44'), d'un support (64, 64') raccordé au mécanisme de verrouillage (58, 58') prolongeant la surface inférieure (50, 50') du pied (44, 44') dans le sens de la corde et d'un premier et d'un second bras (66, 66')s'étendant radialement vers l'intérieur afin de mettre en prise une surface concave (59) sur le disque de rotor (34, 34').
12. Aube à verrouillage automatique selon la revendication 11, dans laquelle le mécanisme de verrouillage (58, 58') est en forme de bulbe et doté d'une tête (60, 60') et d'un col (62, 62'), le col (62, 62') raccordant le support (64, 64') à la tête (60, 60').
13. Aube à verrouillage automatique selon la revendication 12, dans laquelle la. tête (60, 60') s'étend sur une plus grande distance dans le sens de la corde que le col (62, 62').
14. Aube à verrouillage automatique selon l'une quelconque des revendications 11 à 13, dans laquelle les premier et second bras (66, 66') comprennent des surfaces internes convexes (67) afin de mettre en prise les surfaces concaves (59) sur le disque de rotor (34, 34') avec un ajustement serré.
15. Aube à verrouillage automatique selon l'une quelconque des revendications 11 à 14, dans laquelle le mécanisme de verrouillage (58, 58') met en prise la fente complémentaire (52, 56) dans le pied d'aube (32, 32', 44, 44') en coulissant dans le pied d'aube (32, 32', 44, 44') à partir du côté pression (46) ou du côté aspiration.
16. Aube à verrouillage automatique selon l'une quelconque des revendications 11 à 15, dans laquelle l'attache (54, 54') a une section uniforme.
17. Procédé de verrouillage d'une aube (32, 32') sur un disque de rotor (34, 34') doté de fentes (52, 56), l'aube (32, 32') étant dotée d'un pied (44, 44') et d'un bout dans le sens de l'envergure et d'un bord d'attaque (38, 38') et d'un bord de fuite (40, 40') dans le sens de la corde, le pied (44, 44') étant doté d'une surface inférieure (50, 50'), le procédé comprenant : le coulissement d'un mécanisme de verrouillage (58, 58') d'une attache (54, 54') dans une fente complémentaire (52, 56) s'étendant à partir de la surface inférieure (50, 50') du pied d'aube (32, 32', 44, 44') dans le sens de l'envergure jusqu'à ce qu'un support (64, 64') de l'attache (54, 54') repose directement en dessous de la surface inférieure (50, 50') du pied d'aube (32, 32', 44, 44') ; le coulissement de l'attache (54, 54') et du pied d'aube (32, 32', 44, 44') axialement dans une fente (52, 56) dans le disque de rotor (34, 34') ; et la flexion d'un premier bras sur l'attache (54, 54') radialement vers l'intérieur afin de mettre en prise une surface concave (59) sur le disque de rotor (34, 34').
18. Procédé selon la revendication 17, et comprenant en outre :La flexion d'un second bras radialement vers l'intérieur afin de mettre en prise une surface concave (59) sur le disque de rotor (34, 34').
19. Procédé selon la revendication 17 ou 18, dans lequel la flexion des premier et second bras (66, 66') comprend en outre la mise en prise de la surface concave (59) du disque de rotor (34, 34') avec un ajustement serré via l'attache (54, 54').
20. Procédé selon l'une quelconque des revendications 17 à 19, dans lequel le mécanisme de verrouillage (58, 58') comprend une tête (60, 60') et un col (62, 62'), la tête (60, 60') s'étendant sur une distance plus grande dans le sens de la corde que le col (62, 62') et le col (62, 62') raccordant la tête (60, 60') au support (64, 64').