Brevet FR2516417A1 — publié le 19830520

- La présente invention concerne un appareil et procédé de fabrication d'un nouveau bord sur une pale aérodynamique, en particulier La pale de ventilateur d'un moteur à turbine à gaz et plus précisément, l'inven- tion concerne des outils coupant pour mettre en forme le bord aérodynamique de telès pale ou aubea Il est bien connu que le rendement d'un ventilateur dépend en grande partie de la forme aérodynamique du ventilateur et en particulier de la forme du bord d'attaque de la partie aérodynamique Des études récentes ont indi- qué qu'un bord d'attaque plus mince et bien arrondi améliorera de façon significative la performance du ventila- teur et son rendement De façon habituelle ceci est accom- pli en usinant le ventilateur dans un atelier de restau- ration o en retournant le ventilateur au fabricant pour réaliser une nouvelle configuration souhaitée. Il est souhaitable de remettre en forme ce bord d'attaque sans nécessité de retourner la pale au fabricant pour une remise en forme complète Au lieu de ceci, on espère que le bord d'attaque puisse être remis en forme sur le champ sans aucune perte significative de temps pour le moteur. Egalement lors de la fabrication de nouvelles pales j il n'y a pas deux pales de forme exactement semblable et il est donc impossible de traiter les bords d'attaque des pales aux dimensions et contours précis souhaités par les cames ou les machines réglées par ordinateur. Elles doivent être traitées à la main à la précision souhai- tée et des outils convenables sont nécessaires pour remettre en forme à la main ce bord De tels outils seraient également utilisables pour refourbir la pale après une certaine période d'utilisation au cours de laquelle l'usure { et l'érosion normalesgâchent la forme du bord d'attaque. Une caractéristique de la présente invention est un jeu d'outils coupantsau moyen duquel on peut retraiter manuellement le bord d'une pale pour lui donner les dimen- sions minces souhaitées et pourco 3 lu Xrer un contour aérody- namiquement arrondi à ce bord Des éléments limitateurs sont incorporés dans ces outils coupantepour garantir la -2 remise en forme du bord de manière à obtenir un contour souhaité dans des limites acceptables. Une autre caractéristique de l'invention est le procédé selon lequel le bord peut être retraité en deux étapes pour obtenir le contour mince souhaité. Selon la présente invention le bord de la pale ou aube est coupé à dimension en un procédé à deux étapes au cours duquel la première étape consiste à découper une surface de côté de la pale adjacente au rayon du bord au moyen d'un premier outil coupant pour établir le rapport souhaité de surface à corde de la pale et pour établir l'épaisseur de pale souhaitée et la seconde étape consiste à couper le bord d'attaque d'une très courte distance de chaque côté de la pale en utilisant un second outil pour créer le rayon de courbure souhaité au bord et pour établir l'épaisseur précise souhaitée pour la pale très près du bord d'attaque. Ces outils peuvent être des ciseaux en carbure maintenus sur des porteoutils qui garantissent l'action de découpag 4 convenable par rapport à la corde de la pale. Pour que l'invention puisse être mieux comprise, référence est faite aux figures suivantes o: La figure 1 est une vue en coupe montrant le contour original du bord d'attaque. La figure 2 est une vue en coupe comme dans la figure 1 montrant le nouveau contour plus mince après la fin de l'opération de découpage. La figure 3 est une vue de côté du premier outil et du porte-outil utilisé. La figure 4 est une vue en plan montrant la position de l'outil coupant dans ce porte-outil. La figure 5 est une vue de côté du second porte- outil. La figure 6 est une vue en plan montrant la position de l'outil coupant dans le second porte-outil. La figure 7 est une vue agrandie du bord souhaité après la première opération de découpage. Dans la figure 1, le bord d'attaque original est relativement épais et a une courbure 2 de bord d'attaquequi tf 7 2546417 I - 3- est fonduedans les surfaces opposées 4 et 6 de la pale adja- centesau bord d'attaque L'épaisseur du bord d'attaque peut être d'environ 1,27 mm au point 8 de la pale Un contour de bord d'attaque préféré est montré dans la figure 2 o le bord d'attaque 2 ' a une courbure nécessairement d'un rayon plus petit, et l'épaisseur entre les surfaces opposées 4 ' et 6 ' au point 8 ' est d'environ 0,76 mm. La présente invention concerne des outils pour remettre en forme le bord d'attaque afin d'obtenir un contour tel que celui de la figure 2 et l'invention concerne également un procédé qui rend possible de réaliser cette remise en forme sur le champ Pour mettre en oeuvrecette invention, le bord d'atta- que de la partie aérodynamique de la pale est traité successivement au moyen de deux outils, le premier coupant seulement une surface de la paleadjacente au bord d'attaque et le second outil coupant le bord d'attaque sur les deux surfaces adpcentes très près du bord d'attaque Le premier outil tel qu'il est montré dans la figure 3, comprend une poignée 12 à l'extrémité de laquelle est fixé un bloc de montage 14 dans lequel est porté un ciseau 16 en carbure comprenant un bord coupant 18 Une cheville 20 est également portée dans le bloc La cheville et le bord coupant forme un angle d'environ 1400 par rapport à la poignée comme il est montré et également forme un angle d'environ 140 l'un par rapport l'autre dansl le bloc de montage Le bord coupant de l'outil est parallèl à la cheville et également à l'axe de la cheville comme il est montré Bien qu'un angle de 140 soit donné pour un outil particulier, il doit être compris que cet angle est en fait fixé pour se conformer à l'angle souhaité entrei les surfaces opposées de la pale de ventilateur adjacente au bord d'attaque Cet angle peut varier en fonction de la pale particulière à traiter Une pale de ventilateur, par exemplequi a été traitée par un dispositif de ce type avait un angle de 140 entre les surfaces opposées et donc l'angle de l'outil est fixé à 100 lorsqu'il est vu perpendiculairement à la face de coupe L'angle de l'ou- til est inférieur à l'angle de la pale étant donné que -4 - l'outil est utilisé selon un angle par rapport au bord de la pale A l'extrémité supérieure de la fente 22 formée entre le ciseau et la cheville se trouve une seconde cheville 24 sensiblement à angle droit par rapport à la cheville 20 et dans une position-de façon à limiter la pénétration du bord de la pale de venrilateur lorsqube Le entre dans la fente et est trait C par l'outil Une vis de fixation 34 retient la cheville 24 en position. Le ciseau peut être enlevé en libérant une vis de serrage 26 passant au travers d'un bloc de serrage 28. Ce bloc comporte un creux 32 pour recevoir le ciseau, Pendant l'utilisation, l'outil est maintenu contre le bord de la pale avec la poignée selon un angle d'envii 9 n 50 par rapport au bord Ceci permet à l'utilisateur de maintenir la poignée sans que ses mains ne frottent contre la pale Ceci en effet fait un angle de coupe pour le ciseau d'environ 1350 par rapport au bord de la pale o environ 450 par rapport à une perpendiculaire à ce bord et ceci est suffisant pour permettre une bonne action de dcoupage srle côté de la pale à découper et également pour permettre à l'outil de passer sur les parties du bord de la pale qui peuvent être légèrement plus épaisses La cheville arrière 35 est dans une position pour venir en engagement avec le bord d'attaque de la pale si la poignée est levée pour former un angle trop élevé avec le bord d'attaque Ceci limite l'action de dé- coupageà l'angle souhaité Une coupe au moyen de cet outil est poursuivie jusqu'à ce que le bord d'attaque vienne en contact avec la cheville 24 pendant l'action-de découpage sur la totalité de la longueur de la pale du ventilateur Le résultat en est une forme de pale de ventilateur tdleque celle montrée dans la figure 7. Le bord de la pale est-ensuite formé davantage au moyen du second outil coupant Cet outil, ainsi qu'il est montré dans les figures 5 et 6, comprend une poignée à l'extrémité de laquelle est fixée un bloc de montage 42 Ce bloc comprend une plaque couvercle 43 définissant avec le bloc une fente pour recevoir un ciseau 44 qui est fixé au moyen de boulons 47 agissant contre un écrou 46 i - 5 4 - de fixation pour maintenir la plaque contre le ciseau Le bloc et la plaque comprennent des fentes 48 pour exposer le bord de coupe du ciseau ainsi qu'on peut le voir Le bloc de montage dans cet arrangement est disposé selon un angle d'environ 1300 par rapport à l'axe de la poignée dans le même but que dans le premier outil. On a trouvé que cet outil coupe le mieux selon cet angle. Le ciseau de l'outil coupant dans ce-cas a une forme différente Il comprend une fente 50 en V se termi- nant par une courbure 52 souhaitée pour le bord de la pale Les côtés opposés 54 et 56 de la fente s'etendanrt depuis la courbure de base sont formés pour les deux tiers de leur longueur sous forme de surface coupante jusqu'à environ le point 62 et le restant des côtés pouvoir est meulé de façon à ne pas/mettre en oeuvre une action de découpage mais seulement de façon-à passer sur les bords opposés de la pale pour positionner le ciseau convenablement par rapport à la corde de la pale. Lorsque l'outil est utilisé, il fonctionne de la même façon que le premier outil Les bords coupant$ produisent la courbure 2 ' souhaitée du bord d'attaque sur la pale et l'angle souhaité des surfaces opposées de la pale 4 ' et 6 ' adjacentes très près du bord d'attaque. Les bords du ciseau glissent sur les côtés de la pale et garantirent une position angulaire convenable des surfaces de la pale l'une par rapport à l'autre et par rapport à la cordede la pale. Ces outils sont utilisés pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention qui essentiellement consiste à découper une surface de côté de la pale d'une certaine distance depuis le bord d'attaque pour former l'angle souhaité et l'épaisseur souhaitée entre les surfaces opposées de la pale et ensuite au moyen du second outil on coupe le bord d'attaque lui-même pour former le contour souhaité On a trouvé en mettant en oeuvre la présente invention, qu'avec ce procédé il est possible de reformer la pale de sorte qu'on aura la courbe souhaitée sur le bord d'attaque et l'épaisseur souhaitée de la pale adjacen- te au bord d'attaque qui permettra d'obtenir une performan- -6- ce significativement meilleure de la pale lors de son utilisation. Bien entendu diverses modifications peuvent être obtenues par l'homme de l'art aux procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. if 2556417 7- Revendications: 1 Procédé de fabrication d'un bord plus mince sur une pale de ventilateur caractérisé par les étapes de découper une surface dmn côté de la pale d'une certaine distance depuis le bord d'attaque pour former l'angle et l'épaisseur souhait$ entre les surfaces opposées de la pale et ensuite découper le bord d'attaque de la pale pour former un contour aérodynamiquement efficace. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la seconde opération de découpage est guidée par une partie de la surface de la pale découpée lors de la première opération et par la surface de la pale opposée. 3 Procédé selon la revendication 1, caractérise en ce que la première opération de découpage découpe une surface plus large depuis le bord d'attaqueque la seconde opération de découpage - 4 Procédé selon la revendication 1, caractérise en ce que la première opération de découpage est mise en oeuvre au moyen d'un outil coupant permettant de réaliser l'angle souhaité de la pale au moyen d'une cheville de guidage( 20) qui vient contre la surface de la pale opposée à l'Voutil coupant. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la position de la pale contre la cheville ( 20)et l'outil coupant est limitéepar un moyen d'arrêt ( 24) venant contre le bord ( 2) de la pale. 6 Outil coupant utilisé pour la fabrication d'un nouvel angle de bord d'attaque sur une pale en mettant en oeuvre le procédé selon les revendications 1 à 5, caractéri- sé en ce qu'il comprend un bloc de montage ( 14), une poignée ( 12) s'étendant depuis ce bloc de montage ( 14), un ciseau ( 16) fixé à ce bloc ( 14) et comprenant un bord I ( 18) coupant exposé, une cheville ( 20) dans ce bloc ( 14) formant une fente avec ce bord coupant et réalisant l'angle du bord de la pale souhaité avec le bord coupant ( 18), le bord ( 2) de la pale étant positionné entre ce bord coupant ( 18) et cette cheville ( 20), et un dispositif ( 24) adjacent à la base de la fente pour limiter la profon- deur de mouvement du bord ( 2) de la pale dans cette fente j -8 - 7 Outil coupant selon la revendication 6, caractérisé en ce que le bloc ( 14) comprend un dispositif de serrage ( 26) pour maintenir de façon amovible le ciseau ( 16) -5 en position. 8 Outil coupant selon la revendication 6, caractérisé en ce que le dispositif limitateur est une seconde cheville ( 24) disposée selon un angle substantiel par rapport à la première cheville ( 20)Etestpositionné à la base de la fente. 9 Outil coupant selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'angle de la poignée ( 12) avec le bloc de monta- ge ( 14) est tel qu'il positionne le bord coupant ( 18) de l'outil selon un angle d'environ 135 par rapport au bord ( 2) de la pale. Outil coupant utilisable pour la fabrication d'un nouveau bord d'attaque pour une pale enmettant en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce qu'il comprend: un bloc de montage ( 42), une poignée ( 40) s'étendant depuis ce bloc de montage ( 42), et un ciseau ( 44) fixé dans ce bloc ( 42) et comprenant un bord coupant exposé pour venir contre le bord ( 2 ') d'une pale de ventilateur, ce bloc ( 42) étant positionné de telle-façon que le bord coupant de ce ciseau ( 44) lorsqu'on utilise l'outil, forme un angle d'environ 1200 avec le bord ( 2 ') de la pale. 11 Outil de coupe à utiliser pour la fabrication d'un l nouveau contour de bord d'attaque sur une pale en mettant en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 5 caractérisé en ce qu'il comprend un bloc de montage ( 42), une poignée ( 40) s'étendant depuis ce bloc de montage ( 42) et un ciseau ( 44) fixé à ce bloc ( 42) et comprenant une fente ( 50) en V ayant le contour de la forme souhaitée du bord de la pale et l'angle entre les surfaces de la pale adjacente 3 à ce bord, ce ciseau ( 44) comprenant des surfaces-non coupantes éloignées du bord de la partie coupante de la fente pour guider le ciseau ( 44) par contact avec les surfaces opposées de la pale. 12 Outil coupant selon la revendication 11, caractérisé -40 en ce que les surfaces non coupantes sont aux extrémités _ 9 _- externes de la fente ( 50) en V et les parties coupantes ( 54,56) du ciseau ( 44) s'étendent environ sur deux tiers de la longueur de la formne ( 50) sur les deux côtés de celle-ci.