FR3127022A1 - Dawn including added spoilers - Google Patents

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Somphone Sombounkhanh
Pascal RIOT
Jonathan BERCOT
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Safran Aircraft Engines SAS
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Abstract

Aube comprenant des becquets rapportés L’invention concerne une aube (110) en matériau métallique pour une turbomachine d’aéronef, ladite aube (110) comprenant un pied (111) et une pale aérodynamique (114) s’étendant entre une extrémité de pied et une extrémité de tête, au moins une des extrémités comprenant au moins une portion d’assemblage (112m, 112v) s’étendant selon la direction amont ou aval, l’aube (110) comprenant en outre au moins un becquet (113m, 113v) rapporté sur une des portions d’assemblage (112m, 112v) de l’aube (110) et s’étendant selon la direction amont ou aval. Figure pour l’abrégé : Fig. 2Blade comprising attached spoilers The invention relates to a blade (110) made of metallic material for an aircraft turbine engine, said blade (110) comprising a root (111) and an aerodynamic blade (114) extending between a root end and a head end, at least one of the ends comprising at least one assembly portion (112m, 112v) extending in the upstream or downstream direction, the blade (110) further comprising at least one spoiler (113m, 113v) attached to one of the assembly portions (112m, 112v) of the blade (110) and extending in the upstream or downstream direction. Figure for abstract: Fig. 2

Description

Aube comprenant des becquets rapportésDawn including added spoilers

La présente invention se rapporte au domaine général des aubes mobiles ou fixes pour une turbomachine d’aéronef.The present invention relates to the general field of moving or fixed blades for an aircraft turbine engine.

Une turbine axiale de turbomachine se compose typiquement d’une succession d’étages disposés les uns derrière les autres. Chaque étage comporte une roue mobile à aubes correspondant à un rotor, et un distributeur aubagé correspondant à un stator. La roue mobile est classiquement constituée d’un disque annulaire sur lequel sont fixées une pluralité d’aubes dites « mobiles ». Le distributeur aubagé comprend classiquement une pluralité d’aubes dites « fixes ».A turbomachine axial turbine typically consists of a succession of stages arranged one behind the other. Each stage comprises a moving wheel with blades corresponding to a rotor, and a bladed distributor corresponding to a stator. The moving wheel is conventionally made up of an annular disc on which are fixed a plurality of so-called “moving” blades. The bladed distributor conventionally comprises a plurality of so-called “fixed” blades.

Une aube mobile ou fixe est généralement constituée d’un pied et d’une pale aérodynamique s’étendant sensiblement perpendiculairement à l’axe de la turbine entre une extrémité de pied et une extrémité de tête. L’extrémité de pied comprend généralement une plateforme, et l’extrémité de tête comprend généralement un talon.A mobile or fixed blade generally consists of a root and an aerodynamic blade extending substantially perpendicular to the axis of the turbine between a root end and a head end. The foot end generally includes a platform, and the head end generally includes a heel.

La plateforme ou le talon est classiquement prolongé par un becquet amont dans la direction amont et par un becquet aval dans la direction aval, les termes « amont » et « aval » étant définis par rapport au sens de circulation des gaz dans la turbomachine. Les becquets ont pour but de canaliser le flux de gaz de la veine afin de limiter les pertes aérodynamiques. En fonctionnement, les becquets des aubes mobiles sont susceptibles d’entrer en contact avec certaines pièces du stator, comme le distributeur ou le flasque à labyrinthe. De même, les becquets des aubes fixes sont susceptibles d’entrer en contact avec certaines pièces du rotor.The platform or the heel is conventionally extended by an upstream spoiler in the upstream direction and by a downstream spoiler in the downstream direction, the terms “upstream” and “downstream” being defined with respect to the direction of circulation of the gases in the turbomachine. The purpose of the spoilers is to channel the flow of gas from the vein in order to limit aerodynamic losses. In operation, the blade spoilers are likely to come into contact with certain parts of the stator, such as the distributor or the labyrinth flange. Likewise, the fixed vane spoilers are liable to come into contact with certain parts of the rotor.

Lorsque plusieurs aubes sont fixées sur le disque ou le rotor, leurs becquets sont généralement disposés circonférentiellement bord à bord de manière à former une couronne circonférentielle délimitant une surface de révolution autour de l’axe de rotation de la roue.When several blades are fixed to the disc or the rotor, their spoilers are generally arranged circumferentially edge to edge so as to form a circumferential ring delimiting a surface of revolution around the axis of rotation of the wheel.

Ces aubes sont généralement réalisées par fonderie, en coulant le matériau depuis l’extrémité de tête ou de pied de l’aube, par exemple par le talon. Ainsi, les aubes sont réalisées intégralement en une seule pièce par fonderie, comme décrit par exemple dans les documents FR 2 995 343 A1 et FR 3 074 217 A1.These blades are generally made by foundry, by casting the material from the tip or root end of the blade, for example by the heel. Thus, the blades are made entirely in one piece by foundry, as described for example in the documents FR 2 995 343 A1 and FR 3 074 217 A1.

Les aubes sont soumises à des températures importantes, et des matériaux appropriés doivent être utilisés pour assurer une bonne tenue en température des aubes. Toutefois, les matériaux de ce type présentent en général une très mauvaise coulabilité. Ainsi, comme les becquets sont éloignés du point d’introduction du matériau dans le moule de fonderie, ils sont plus susceptibles de présenter des défauts de fonderie.The blades are subjected to high temperatures, and appropriate materials must be used to ensure good temperature resistance of the blades. However, materials of this type generally have very poor flowability. Thus, since the spoilers are further away from the point of introduction of the material into the foundry mold, they are more susceptible to foundry defects.

Le document FR 3 052 088 A1 permet en partie de remédier à ces inconvénients, en proposant un moule pour fonderie comprenant des conduits auxiliaires pour alimenter en métal fondu l’extrémité des becquets. Cependant, cette solution ne permet pas d’éliminer tous les défauts de fonderie susceptibles de se présenter sur les becquets.Document FR 3 052 088 A1 makes it possible in part to remedy these drawbacks, by proposing a foundry mold comprising auxiliary conduits for supplying molten metal to the end of the spoilers. However, this solution does not make it possible to eliminate all the foundry defects likely to appear on the spoilers.

En outre, certaines surfaces des becquets peuvent être usinées après leur réalisation par fonderie, notamment les surfaces destinées à être au contact des becquets des aubes adjacentes. Par conséquent, les becquets sont des portions de l’aube particulièrement délicates à fabriquer, et fortement susceptibles de provoquer le rebut de l’aube entière du fait de défauts de fonderie et/ou d’usinage.In addition, certain surfaces of the spoilers can be machined after they have been made by foundry, in particular the surfaces intended to be in contact with the spoilers of the adjacent blades. Consequently, the spoilers are portions of the blade that are particularly difficult to manufacture, and highly likely to cause the scrapping of the entire blade due to foundry and/or machining defects.

Par ailleurs, les becquets sont également des pièces soumises à un important risque de rupture ou d’usure en fonctionnement, du fait de leur proximité avec le stator ou le rotor. De surcroît, l’alliage à base nickel qui est utilisé classiquement pour réaliser l’aube, afin qu’elle résiste aux contraintes thermomécaniques, est très peu résistant aux frottements et à l’usure. Par conséquent, les becquets sont particulièrement susceptibles de s’abimer ou de rompre, nécessitant le remplacement de l’aube complète.In addition, spoilers are also parts subject to a high risk of breakage or wear during operation, due to their proximity to the stator or rotor. In addition, the nickel-based alloy which is conventionally used to make the blade, so that it resists thermomechanical stresses, is very little resistant to friction and wear. Consequently, the spoilers are particularly susceptible to damage or breakage, requiring the replacement of the complete vane.

La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précités. A cet effet, l’invention propose une aube en matériau métallique pour une turbomachine d’aéronef, ladite aube comprenant un pied et une pale aérodynamique s’étendant entre une extrémité de tête et une extrémité de pied de l’aube, au moins une des extrémités de l’aube comprenant au moins une portion d’assemblage s’étendant selon la direction amont ou aval, l’aube comprenant en outre au moins un becquet rapporté sur une des portions d’assemblage et s’étendant selon la direction amont ou aval.The object of the present invention is to remedy the aforementioned drawbacks. To this end, the invention proposes a blade made of metallic material for an aircraft turbine engine, said blade comprising a root and an aerodynamic blade extending between a tip end and a root end of the blade, at least one ends of the blade comprising at least one assembly portion extending in the upstream or downstream direction, the blade further comprising at least one spoiler attached to one of the assembly portions and extending in the upstream direction or downstream.

Ainsi, en réalisant le ou les becquets à part du reste de l’aube, on limite les risques de défauts de fabrication sur les becquets et ainsi la proportion de rebuts en fabrication. En outre, si des défauts persistent malgré la fabrication indépendante, seul le becquet est mis au rebus et non l’aube complète.Thus, by making the spoiler(s) apart from the rest of the blade, the risk of manufacturing defects on the spoilers is limited and thus the proportion of manufacturing scrap. Furthermore, if defects persist despite independent manufacture, only the spoiler is scrapped and not the complete vane.

Par ailleurs, comme l’aube n’est plus intégralement réalisée lors d’une même opération de fonderie, il est possible de réaliser les becquets dans un matériau différent du reste de l’aube, plus adapté et résistant à l’usure.Furthermore, as the blade is no longer entirely produced during the same foundry operation, it is possible to produce the spoilers in a different material from the rest of the blade, which is more suitable and resistant to wear.

Enfin, comme les becquets sont distincts du reste de l’aube, ils sont plus faciles à remplacer en cas de dommages pendant la fabrication, l’assemblage ou le fonctionnement. Il n’est donc plus nécessaire de remplacer l’aube entière quand seul le becquet est endommagé.Finally, since the spoilers are separate from the rest of the blade, they are easier to replace if damaged during manufacture, assembly or operation. It is therefore no longer necessary to replace the entire blade when only the spoiler is damaged.

Selon une caractéristique particulière de l’invention, l’extrémité de pied comporte une plateforme comprenant au moins une des portions d’assemblage destinées à recevoir un becquet.According to a particular characteristic of the invention, the end of the foot comprises a platform comprising at least one of the assembly portions intended to receive a spoiler.

Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, l’extrémité de tête comporte un talon comprenant au moins une des portions d’assemblage destinées à recevoir un becquet.According to another particular characteristic of the invention, the head end comprises a heel comprising at least one of the assembly portions intended to receive a spoiler.

Ainsi, l’invention peut proposer une aube mobile en matériau métallique pour une roue d’une turbomachine d’aéronef, ladite aube comprenant un pied et une pale aérodynamique s’étendant entre un talon et une plateforme, ladite et/ou ledit talon comprenant au moins une portion d’assemblage s’étendant selon la direction amont ou aval, l’aube comprenant en outre au moins un becquet rapporté sur une des portions d’assemblage de la plateforme et/ou du talon et s’étendant selon la direction amont ou aval.Thus, the invention can propose a moving blade made of metallic material for a wheel of an aircraft turbine engine, said blade comprising a root and an aerodynamic blade extending between a heel and a platform, said and/or said heel comprising at least one assembly portion extending in the upstream or downstream direction, the blade further comprising at least one spoiler attached to one of the assembly portions of the platform and/or the heel and extending in the direction upstream or downstream.

Par conséquent, l’aube peut comporter typiquement un à quatre becquets.Therefore, the blade may typically include one to four spoilers.

Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, le pied, la pale aérodynamique, l’extrémité de pied et l’extrémité de tête de l’aube sont réalisés dans un alliage à base nickel et dans laquelle le ou les becquets sont réalisés dans un alliage à base cobalt.According to another particular characteristic of the invention, the root, the aerodynamic blade, the root end and the tip end of the blade are made of a nickel-based alloy and in which the spoiler or spoilers are made in a cobalt-based alloy.

Ainsi, on conserve un alliage à base nickel pour les parties de l’aube les plus sollicitées thermomécaniquement, tout en utilisant un alliage à base cobalt qui résiste aux frottements pour les becquets. L’éventuelle plateforme ou l’éventuel talon sont alors réalisés dans un alliage à base nickel.Thus, a nickel-based alloy is retained for the most thermomechanically stressed parts of the blade, while using a cobalt-based alloy which resists friction for the spoilers. The eventual platform or the eventual heel are then made of a nickel-based alloy.

Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, le ou les becquets sont fixés à la ou les portions d’assemblage de l’aube par au moins une goupille.According to another particular characteristic of the invention, the spoiler(s) are fixed to the assembly portion(s) of the blade by at least one pin.

L’utilisation d’un système de goupille permet de monter ou de démonter facilement les becquets, ce qui facilite la fabrication et la réparation.The use of a pin system allows the spoilers to be easily mounted or dismounted, making it easier to manufacture and repair.

Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, le ou les becquets sont fixés à la ou les portions d’assemblage de l’aube par une couche de brasure.According to another particular characteristic of the invention, the spoiler(s) are fixed to the assembly portion(s) of the blade by a layer of solder.

L’invention propose en outre un procédé de fabrication d’une aube selon l’invention, le procédé comprenant :The invention further proposes a method for manufacturing a blade according to the invention, the method comprising:

- la fabrication du pied, de la pale aérodynamique, de l’extrémité de pied et de l’extrémité de tête de l’aube par fonderie,- manufacture of the root, the aerodynamic blade, the root end and the tip end of the blade by foundry,

- la fabrication du ou des becquets,- the manufacture of the spoiler(s),

- l’assemblage du ou des becquets avec la ou les portions d’assemblage de l’aube.- the assembly of the spoiler(s) with the blade assembly portion(s).

Ainsi, l’éventuel talon ou l’éventuelle plateforme sont réalisés par fonderie en une seule fois avec le pied et la pale aérodynamique de l’aube.Thus, the possible heel or the possible platform are made by foundry in one go with the foot and the aerodynamic blade of the dawn.

L’invention propose également un procédé de réparation d’une aube selon l’invention, ladite aube comprenant au moins un becquet défectueux, le procédé comprenant :The invention also proposes a method for repairing a blade according to the invention, said blade comprising at least one defective spoiler, the method comprising:

- le retrait complet du ou des becquets défectueux par rupture de la liaison entre la ou les portions d’assemblage de l’aube et ledit ou lesdits becquets,- complete removal of the defective spoiler(s) by breaking the connection between the assembly portion(s) of the blade and said spoiler(s),

- l’assemblage d’un ou de plusieurs becquets non défectueux avec la ou les portions d’assemblage de l’aube.- the assembly of one or more non-defective spoilers with the blade assembly portion(s).

L’invention propose enfin une roue mobile pour une turbomachine d’aéronef, comportant un disque portant à sa périphérie une rangée annulaire d’aubes selon l’invention.The invention finally proposes a moving wheel for an aircraft turbomachine, comprising a disc carrying at its periphery an annular row of blades according to the invention.

La est une vue en coupe axiale d’une partie de turbine d’une turbomachine aéronautique. There is an axial sectional view of a turbine part of an aeronautical turbine engine.

La est une vue schématique en 3D d’une aube selon un premier mode de réalisation de l’invention. There is a schematic 3D view of a blade according to a first embodiment of the invention.

La est une vue schématique en 3D de l’extrémité d’une aube selon un deuxième mode de réalisation de l’invention. There is a schematic 3D view of the end of a blade according to a second embodiment of the invention.

La est une vue schématique en 3D de l’extrémité d’une aube selon un troisième mode de réalisation de l’invention. There is a schematic 3D view of the end of a blade according to a third embodiment of the invention.

La est un schéma représentant le procédé de fabrication selon l’invention. There is a diagram representing the manufacturing process according to the invention.

La est un schéma représentant le procédé de réparation selon l’invention. There is a diagram representing the repair process according to the invention.

Claims (9)

Aube (110) en matériau métallique pour une turbomachine d’aéronef, ladite aube (110) comprenant un pied (111) et une pale aérodynamique (114) s’étendant entre une extrémité de tête et une extrémité de pied de l’aube (110), au moins une des extrémités de l’aube (110) comprenant au moins une portion d’assemblage (112m, 112v) s’étendant selon la direction amont ou aval, l’aube (110) comprenant en outre au moins un becquet (113m, 113v) rapporté sur une des portions d’assemblage (112m, 112v) et s’étendant selon la direction amont ou aval.Blade (110) made of metallic material for an aircraft turbine engine, said blade (110) comprising a root (111) and an aerodynamic blade (114) extending between a tip end and a root end of the blade ( 110), at least one of the ends of the blade (110) comprising at least one assembly portion (112m, 112v) extending in the upstream or downstream direction, the blade (110) further comprising at least one spoiler (113m, 113v) attached to one of the assembly portions (112m, 112v) and extending in the upstream or downstream direction. Aube (110) selon la revendication 1, dans laquelle l’extrémité de pied comporte une plateforme (112) comprenant au moins une des portions d’assemblage (112m, 112v) destinées à recevoir un becquet (113m, 113v).Blade (110) according to claim 1, in which the root end comprises a platform (112) comprising at least one of the assembly portions (112m, 112v) intended to receive a spoiler (113m, 113v). Aube selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle l’extrémité de tête comporte un talon comprenant au moins une des portions d’assemblage destinées à recevoir un becquet.Blade according to Claim 1 or 2, in which the head end comprises a heel comprising at least one of the assembly portions intended to receive a spoiler. Aube (110) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle le pied (111), la pale aérodynamique (114), l’extrémité de pied et l’extrémité de tête de l’aube (110) sont réalisés dans un alliage à base nickel et dans laquelle le ou les becquets (113m, 113v) sont réalisés dans un alliage à base cobalt.A blade (110) according to any one of claims 1 to 3, wherein the root (111), the airfoil (114), the root end and the tip end of the blade (110) are made in a nickel-based alloy and in which the spoiler(s) (113m, 113v) are made of a cobalt-based alloy. Aube (110) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle le ou les becquets (113m, 113v) sont fixés à la ou les portions d’assemblage (112m, 112v) de l’aube (110) par au moins une goupille (10).Blade (110) according to any one of claims 1 to 4, in which the spoiler(s) (113m, 113v) are fixed to the assembly portion(s) (112m, 112v) of the blade (110) by at least least one pin (10). Aube selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans laquelle le ou les becquets (213m, 213v, 313m, 313v) sont fixés à la ou les portions d’assemblage (212m, 212v, 312m, 312v) de l’aube par une couche de brasure.Blade according to any one of Claims 1 to 5, in which the spoiler or spoilers (213m, 213v, 313m, 313v) are fixed to the assembly portion or portions (212m, 212v, 312m, 312v) of the blade by a layer of solder. Procédé de fabrication d’une aube (110) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, le procédé comprenant :
- (E1) la fabrication du pied (111), de la pale aérodynamique (114), de l’extrémité de pied et de l’extrémité de tête de l’aube (110) par fonderie,
- (E2) la fabrication du ou des becquets (113m, 113v),
- (E3) l’assemblage du ou des becquets (113m, 113v) avec la ou les portions d’assemblage (112m, 112v) de l’aube (110).A method of manufacturing a blade (110) according to any one of claims 1 to 6, the method comprising:
- (E1) manufacture of the root (111), the aerodynamic blade (114), the root end and the tip end of the blade (110) by foundry,
- (E2) manufacture of the spoiler(s) (113m, 113v),
- (E3) assembly of the spoiler(s) (113m, 113v) with the assembly portion(s) (112m, 112v) of the blade (110). Procédé de réparation d’une aube selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, ladite aube comprenant au moins un becquet défectueux, le procédé comprenant :
- (E10) le retrait complet du ou des becquets défectueux par rupture de la liaison entre la ou les portions d’assemblage de l’aube et ledit ou lesdits becquets,
- (E20) l’assemblage d’un ou de plusieurs becquets non défectueux avec la ou les portions d’assemblage de l’aube.A method of repairing a blade according to any one of claims 1 to 6, said blade comprising at least one defective spoiler, the method comprising:
- (E10) complete removal of the defective spoiler(s) by breaking the connection between the blade assembly portion(s) and said spoiler(s),
- (E20) assembly of one or more non-defective spoilers with the blade assembly portion(s). Roue mobile pour une turbomachine d’aéronef, comportant un disque portant à sa périphérie une rangée annulaire d’aubes (110) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6.Movable wheel for an aircraft turbine engine, comprising a disc carrying at its periphery an annular row of blades (110) according to any one of Claims 1 to 6.
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