Brevet FR2004273A1 — publié le 19691121

o907301 i. 2004273 La présente invention est relative à un procédé pour établir un rotor à aubes et se rapporte plus particulièrement à l'exécution d'un rotor à aubes pour un compresseur d'un moteur turbine à gaz, sans être toutefois limitée à cette application. 5 Suivant la présente invention il est prévu un procédé pour établir ion rotor à aubes, caractérisé par les dispositions qui consistent : à réunir une série d'éléments de paroi annulaires identiques ou de groupes annulaires identiques d'éléments de paroi, en un ensemble annulaire, dans lequel il existe un canal 10 annulaire entre chaque deux éléments de paroi annulaires voisins ou groupes annulaires voisins d'éléments de paroi, ensemble dans lequel est prévue une série de mortaises orientées dans le sens axial et espacées dans le sens angulaire, qui aboutissent à la périphérie de l'ensemble; à remplir chacun de ces canaux annulai-15 res d'une matière fibreuse; et à fixer dans les mortaises précitées des racines munies de tenons et faisant partie d'aubes en profil d'aile, les aubes étant formées en une matière fibreuse et les fibres contenues dans les aubes étant unies aux fibres contenues dans les canaux. 20 Les mortaises susdites peuvent être formées soit par line coulée ou un moulage appropriés des groupes d'éléments de paroi, soit en assemblant des éléments de paroi parfaitement annulaires et en y pratiquant des mortaises. La matière fibreuse est de préférence enroulée dans les 25 canaux annulaires. La matière fibreuse contenue dans les canaux annulaires et dans les aubes peut consister en une résine synthétique armée de fibres. Les fibres sont de préférence des fibres carbonées, 30 comme celles qui peuvent être produites à partir du polyacryloni-trile. La section transversale des canaux annulaires va de préférence en augmentant de l'extérieur vers l'intérieur, dans le sens radial. 35 A chacune des extrémités opposées, dans le sens axial, de l'ensembLe précité, on peut prévoir une pièce d'extrémité annulaire, qui se prolonge dans le sens radial au-delà des éléments de paroi, de façon à limiter, conjointement avec ceux-ci, une auge peu profonde qui reçoit des portions à extension périphérique des O907301 2. 2004273 racines des aubes, les parties de l'auge situées entre les racines étant remplies de matière fibreuse. Les éléments de paroi peuvent être établis en résine synthétique et être unis entre eux. 5 L'invention vise également à établir tin rotor à aubes, par exemple un rotor de compresseur pour un moteur turbine à gaz, rotor établi suivant le procédé exposé plus haut. L'invention sera représentée, à simple titre d'exemple, dans les dessins annexés, dans lesquels : 30 La Fig. l.est une vue perspective, en partie brisée, montrant une phase initiale de la fabrication d'un rotor à aubes suivant la présente invention. La Fig. 2 est une vue analogue à la figure 1, mais relative à me phase ultérieure. 15 La Fig. 3 est une vue perspective d'une pièce de rem plissage employée au cours de la fabrication précitée. La Fig. 4 est une vue perspective brisée d'une portion d'une des aubes du rotor à aubes, et La Fig. 5 est une vue perspective montrant une partie 20 du rotor à aubes achevé. Un rotor de compresseur d'un moteur turbine à gaz peut être établi en assemblant une série d'éléments de paroi identiques, parallèles et parfaitement annulaires 10 (Fig. 1), dont chacun possède une section en I et est uni aux éléments de paroi 25 voisins et en mortàisant l'ensemble annulaire d'éléments de paroi }8» manière à former dans cet ensemble une série de mortaises 11 orientées dans le sens axial et espacées dans le sens angulaire, qui s'étendent jusqulâ la circonférence de l'ensemble susdit. À titre de variante, et au lieu de partir d'éléments 30 de paroi/parfaitement annulaires et de les transformer en fait dans la suite en groupes annulaires d'éléments de paroi par le dit mortaisage, on peut former des groupes annulaires d'éléments de paroi en coulant ou en moulant ces éléments, de telle manière que les rainures soient formées au départ. , 35 Les éléments de paroi 10 peuvent être établis en ré sine synthétique, par exemple en résine époxy .et.peuvent être renforcés par la présence de fibres orientées dans, le sens périphérique - par exemple de fibres carbonées formées à partir du polyacrylonitrile - noyées dans ces.éléments. À titre de varian 6907301 3. 2004273 te, les éléments 1Q peuvent être formés en une résine synthétique expansée ou une matière céramique expansée, ou bien, être métalliques. Une autre possibilité consiste à établir les éléments 10 en fibres carbonées noyées dans une matière carbonée. 5 Les éléments de paroi 10 peuvent être assemblés dans la position représentée.dans la Fig. 1 en faisant appel à un gabarit (non représenté), que l'on retire ensuite.lorsque les éléments de paroi 10 sont formés en résine synthétique, ils peuvent être unis entre eux en les soumettant à la cuisson dans un moule com-10 mun. Il convient de noter que l'ensemble annulaire qui a été formé par le procédé décrit ci-dessus présente une série de canaux annulaires 12 orientés dans le sens périphérique, un canal 12 étant situé entre chaque paire d'éléments de paroi voisins 10. 15 Les extrémités extérieures dans le sens radial - ou "sommets" - des éléments de paroi 10 en forme de I sont ensuite enlevées par meulage, après quoi on remplit les canaux 12 d'une matière fibreuse 13» Cette matière fibreuse est de préférence introduite 20 dans les canaux 12 par une méthode consistant à faire passer une longueur de fibres continues - par exemple, des fibres carbonées formées à partir de polyacrylonitrile - à travers un point d'absorption de résine liquide (par exemple, un bain de résine ou un équipement pour l'introduction goutte à goutte de la résine 25 dans les fibres) et à enrouler ensuite les fibres dans le canal. En raison du fait que la section transversale de chacun des canaux annulaires augmente de l'extérieur vers l'intérieur, dans le sens radial, la masse de matière fibreuse 13 affecte une forme divergente, qui a pour effet d'ancrer cette masse dans les canaux 30 annulaires. Pour enfiler la matière fibreuse 13 dans un canal annulaire 12, on introduit les branches "verticales" de deux pièces de remplissage 14 en forme de T dans chaque mortaise 11, sur les côtés opposés de l'âme ou nervure centrale de l'élément de paroi 35 annulaire correspondant 10 en forme I, de manière à confiner la matière fibreuse entre ces pièces. Les pièces de remplissage 14 peuvent être en cire, par exemple de manière à pouvoir être ensuite élminiées par fusion. Le rotor de compresseur est muni d'une série d'aubes 15 40 espacées dans le sens angulaire (Fig. 5). Chaque aube 15 comporte 6907301 2004273 une racine 16 présentant une série de tenons 17 séparés par des intervalles 10, ainsi que des socles aplatis 20, orientés dans le sens périphérique. Les tenons 17 de chacune des aubes 15 sont introduits 5 dans les mortaises 11, par exemple en soumettant les aubes à un effort élastique dirigé radialement de l'extérieur vers l'intérieur, dé telle manière que la matière fibreuse 13 passe dans les intervalles l£. Chacune des aubes 15 est établie en une matière fibreu-10 se, par exemple, est constituée en une résine synthétique armée de fibres, ces dernières étant de préférence des fibres carbonées, formées à partir du polyacrylonitrile. On parachève le rotor de compresseur en le munissant de pièces d'extrémités annulaires 21 à chacune des extrémités oppo-15 sées, dans le sens axial, de l'ensemble, les pièces d'extrémités 21 se prolongeant dans le sens radial, extérieurement au-delà des éléments de paroi 10, de manière à déterminer, conjointement avec ceux-ci, une auge peu profonde 22, qui reçoit les socles aplatis 20, à orientation périphérique, des racines 16 des aubes 15» Les 20 parties de l'auge 22 situées entre les racines 16 sont remplies d'une matière fibreuse, par exemple sous la forme de feuilles 23» On place ensuite tout l'ensemble dans un moule et le soumet à la cuisson, à la suite de quoi les fibres des aubes 15 en profil d'aile s'unissent aux fibres de la matière fibreuse 13 25 présente, dans les canaux annulaires 12. Il résulte de ce qui précède que les contraintes qui se manifestent dans les aubes 15 sont transmises sous la forme d'efforts de cisaillement à la matière fibreuse.- 13 dont les fibres sont orientées dans le sens périphérique. Ceci permet de 30 réaliser une construction très robuste, dont la rigidité mécanique peut être améliorée davantage grâce à une orientation appropriée des fibres dans diverses parties du rotor. Ainsi, par exemple, les aubes 15 peuvent être elles-mêmes formées par des fibres 24, 25, tissées à chaîne croisée, ainsi qu'on le voit dans la 35 fig. 4, tandis que les feuilles 23 peuvent être formées par des fibres 26, 27 tissées à chaîne croisée, comme indiqué dans cette même figure. La rigidité mécanique peut être améliorée si on fait appel à des fibres (non représentées), pour effectuer un entretoi-sement entre les aubes. 6907301 5 2004273 Bien que l'invention ait été décrite principalement à propos de son application dans un rotor de compresseur, elle n'est pas limitée à cet usage. Ainsi, en utilisant des matériaux appropriés, on peut appliquer l'invention à des rotors de turbine. De 5 plus, elle peut être «aployée pour former un ventilateur caréné d'un moteur turbine à gaz, les aubes du ventilateur étant par exemple supportées mécaniquement à leurs extrémités intérieures dans le sens radial et supportées par un palier pneumatique hydrodynamique à leurs extrémités extérieures, toujours dans le sens 10 radial. 6907301 6. 2004273 REVENDICATIONS . 1°) Procédé pour établir un rotor à aubes, caractérisé par les dispositions qui consistent : à réunir une série d'éléments de paroi annulaires identiques qu de groupes annulaires 5 identiques d'éléments de paroi, en un ensemble annulaire, dans lequel il existe un canal annulaire entre chaque deux éléments de parois annulaires voisins ou groupes annulaires voisins d'éléments de paroi, ensemble dans lequel est prévue une série de mortaises orientées dans le sens axial et espacées dans le sens angu-10 laire, qui aboutissent à la périphérie de l'ensemble; à remplir chacun de ces canaux annulaires d'une matière fibreuse; et à fixer dans les mortaises précitées des racines munies de tenons et faisant partie d'aubes en profil d'aile, les aubes étant formées en une matière fibreuse et les fibres contenues dans les aubes étant 15 unies aux fibres contenues dans les canaux» 2°) Procédé comme spécifié dans la revendication 1, caractérisé èn ce que les dites mortaises sont formées en assemblant les éléments de paroi annulaires entre eux et en les mor-taisant. 20 3°) Procédé comme spécifié dans la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la matière fibreuse est enroulée dans lès canaux annulaires., 4°) Procédé comme spécifié dans une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la matière fi-25 breuse contenue dans les canaux annulaires et dans les aubes est une résine synthétique armée de fibres. 5°) Procédé comme spécifié dans une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les fibres sont des fibres carbonées. 30 6°) Procédé comme spécifié dans une quelconque des re vendications précédentes, caractérisé en ce que la section transversale des canaux annulaires va en augmentant de l'extérieur vers l'intérieur, dans le sens radial. 7°) Procédé comme spécifié dans une quelconque des 35 revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est prévu à chacune des extrémités opposées, dans le sens axial, de l'assemblage susdit, une pièce en bout annulaire, 4ùi?se prolonge dans le sens radial vers l'extérieur au-delà des éléments de paroi, de façon à limiter, conjointement avec ceux-ci, une auge peu profonde 6907301 7 2004273 qui reçoit les parties à extension périphérique des racines des aubes, les parties de l'auge comprises entre les racines étant remplies de matière fibreuse. Procédé comme spécifié dans line quelconque des reven-5 dications précédentes, caractérisé en ce que les éléments de paroi sont constitués en résine synthétique et sont unis les uns aux autres.