Brevet FR2989130A1 — publié le 20131011

ETAGE REDRESSEUR DE COMPRESSEUR POUR UNE TURBOMACHINE La présente invention concerne un étage redresseur de compresseur pour une turbomachine, en particulier pour un compresseur basse-pression de turbomachine. Un compresseur de turbomachine comporte au moins un étage redresseur comportant deux viroles coaxiales s'étendant l'une à l'intérieur de l'autre et entre lesquelles s'étendent des pales sensiblement radiales qui sont raccordées par leurs extrémités radiales aux viroles. La virole externe d'un étage redresseur comporte des orifices radiaux dans lesquels sont engagées et fixées, en général par soudage, les extrémités radialement externes des pales. La virole interne de l'étage redresseur comporte des orifices radiaux dans lesquels sont engagées avec jeu les extrémités radialement internes des pales, ces jeux étant de l'ordre de 2 à 3mm environ. Dans la technique actuelle, les extrémités internes des pales sont solidarisées à la virole interne au moyen d'une résine polymérisable de scellement qui est appliquée sur la surface interne de la virole et qui, après durcissement, assure la fixation des pales à la virole. La résine forme un bloc annulaire à l'intérieur de la virole interne dans lequel sont noyées les extrémités radialement internes des pales et dont la périphérie interne définit une piste abradable destinée à coopérer avec des léchettes annulaires d'un rotor pour former un joint d'étanchéité du type à labyrinthe. Avant l'application de la résine sur la virole interne, il est connu d'injecter la même résine dans les jeux précités entre les pales et les bords des orifices de la virole interne, sur tout le pourtour de chacune des pales. Ceci permet de combler les jeux au préalable et d'éviter qu'une partie de la résine passe ensuite à travers ces jeux lors de son application sur la virole interne (pour éviter le gaspillage de résine et limiter le temps de nettoyage de l'étage redresseur destiné à supprimer les éventuelles coulures de la résine). L'injection de résine dans les jeux est actuellement réalisée au moyen d'une seringue remplie par un opérateur, cette étape d'injection étant longue et coûteuse (environ 8 heures pour un étage redresseur), délicate, salissante et difficilement reproductible. Pour limiter les coulures de la résine lors de son application, on peut la stocker dans un réfrigérateur avant son application afin d'augmenter sa viscosité. Cependant, bien que cela facilite la mise en oeuvre de la résine, cela entraîne une gestion complexe des lots de résine. La présente invention apporte une solution simple, efficace et 10 économique à ce problème. Elle propose à cet effet un étage redresseur de compresseur pour une turbomachine, comportant deux viroles coaxiales, respectivement interne et externe, entre lesquelles s'étendent des pales sensiblement radiales dont les extrémités radialement externes sont soudées à la virole 15 externe et dont les extrémités radialement internes sont engagées avec jeu dans des orifices de la virole interne et sont solidarisées à la virole interne par une résine polymérisable de scellement appliquée sur la surface interne de la virole et définissant après durcissement une piste abradable, caractérisé en ce qu'un joint est monté à l'extrémité radialement interne de 20 chaque pale, ce joint comportant une fente traversée par la pale et étant monté en appui sur la surface radialement interne de la virole ou à proximité de cette surface, pour limiter le passage de résine à travers les jeux précités pendant son application. L'invention permet de supprimer l'étape de la technique antérieure 25 qui consiste à injecter la résine au moyen d'une seringue dans les jeux entre les pales et les bords des orifices de la virole interne, avant l'application de la résine sur la surface interne de cette virole. Cette étape d'injection, qui est délicate et difficile à mettre en oeuvre, est remplacée par une étape plus simple et beaucoup moins longue de montage de joints sur 30 les extrémités radialement internes des pales (il faut 30 minutes pour monter des joints selon l'invention sur toutes les pales d'un étage redresseur, dans un exemple particulier de réalisation de l'invention). Ces joints sont destinés à remplacer les injections de résine précitées dans les jeux et ont donc pour fonction d'empêcher le passage et les coulures de résine, radialement de l'intérieur vers l'extérieur, à travers les jeux précités. Les joints garantissent donc une étanchéité entre les pales et les bords des orifices de la virole interne, cette étanchéité pouvant être assurée par appui radial des joints sur la surface interne de la virole interne. Les joints et les extrémités radialement internes des pales sont destinés à être noyés dans la résine qui, après durcissement, définit une piste abradable radialement interne. La résine et les joints sont de préférence réalisés dans un même matériau à base de silicone, par exemple du type RTV (Room Temperature Vulcanisation). Les joints selon l'invention sont donc du même matériau que la résine injectée de la technique antérieure, ce qui permet de ne pas affecter la spécification de définition et l'homologation du moteur. Avantageusement, en position montée, chaque joint forme une bande continue s'étendant sur tout le pourtour de l'extrémité de la pale correspondante, la périphérie externe de cette bande étant en appui sur la surface radialement interne de la virole ou à proximité de cette surface. L'épaisseur du joint peut être déterminée pour d'une part lui conférer une résistance suffisante à la déchirure et d'autre part lui permettre de conserver une certaine souplesse afin qu'il épouse au mieux la forme de la surface interne de la virole en position de montage. Chaque joint a par exemple une épaisseur de l'ordre de 2 à 3 mm. La présente invention concerne également un joint pour un étage redresseur de turbomachine tel que décrit ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comprend un bord incurvé concave et un bord incurvé convexe destinés à s'étendre respectivement du côté de l'intrados et de l'extrados d'une pale, et comporte à l'état libre sans contrainte une ligne de coupe traversante qui s'étend entre et le long des bords précités et dont l'angle de courbure est sensiblement identique à celui de l'extrados de la pale. Le joint peut être réalisé en silicone, par exemple du type RTV. L'invention concerne encore un procédé de montage d'un étage redresseur du type précité, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à : a) engager les extrémités radialement externes des pales dans des orifices de la virole externe et les extrémités radialement internes des pales dans des orifices de la virole interne, b) souder les extrémités externes des pales à la virole externe, c) engager un joint sur l'extrémité interne de chaque pale, jusqu'à ce qu'il vienne au contact ou au voisinage de la surface interne de la virole interne, et d) appliquer la résine de scellement sur la surface interne de la virole et sur les joints pour les noyer dans la résine. Le procédé peut comprendre, avant l'étape c), une étape consistant à enduire la surface interne de la virole interne d'un produit favorisant l'adhérence des joints sur cette surface. L'étape c) peut être réalisée manuellement ou au moyen d'un outil de forme allongée et comportant un évidement longitudinal étagé, cet évidement comportant une première partie ou étage de forme sensiblement complémentaire d'un joint et située à une extrémité de l'outil, et une seconde partie ou étage de forme sensiblement complémentaire de l'extrémité radialement interne d'une pale et ayant une profondeur au moins égale à la longueur de la partie d'extrémité de la pale s'étendant au-delà du joint, lorsque ce dernier est en position montée sur la pale. Le procédé peut comprendre une étape préliminaire de fabrication des joints, soit par découpe en lamelles d'un profil extrudé de forme allongée, soit par moulage dans des empreintes sur une surface d'une plaque qui est raclée après dépose et avant durcissement de la résine. La présente invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une demi-vue schématique partielle en coupe axiale d'un compresseur de turbomachine, comportant un étage redresseur ; - la figure 2 est une vue schématique partielle en perspective de la virole interne et de pales de l'étage redresseur de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue schématique partielle en perspective de la virole interne et de pales d'un étage redresseur de la technique antérieure, et illustre une étape de fabrication de cet étage ; - la figure 4 est une vue schématique partielle en coupe axiale de la virole interne et de pales de l'étage redresseur de la figure 3, une fois sa fabrication terminée ; - la figure 5 est une vue schématique partielle en coupe axiale de la virole interne et de pales d'un étage redresseur selon l'invention ; - la figure 6 est une vue schématique en perspective d'un joint selon l'invention, à l'état libre sans contrainte ; - la figure 7 est une vue schématique en perspective du joint de la figure 6, lorsqu'il est monté sur une extrémité de pale ; - les figures 8 à 10 sont des vues schématiques en perspective de la virole interne et de pales d'un étage redresseur selon l'invention, et illustrent des étapes de fabrication de cet étage ; - la figure 11 est un outil de montage d'un joint selon l'invention sur l'extrémité d'une pale d'un étage redresseur ; - la figure 12 est une vue très schématique en perspective d'un profil extrudé dans lequel sont découpés des lamelles pour former des joints selon l'invention ; et - la figure 13 est une vue schématique en perspective d'une plaque pour la réalisation par moulage de joints selon l'invention. On se réfère d'abord à la figure 1 qui représente un compresseur 30 basse-pression d'une turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, comprenant des étages redresseurs 10 entre lesquels sont montés des étages d'aubes mobiles 12. Chaque étage d'aubes mobiles 12 comprend un disque 14 portant à sa périphérie une rangée annulaire d'aubes 16 sensiblement radiales entourées par un carter 18 du compresseur. Chaque étage redresseur 10 comprend deux viroles, respectivement interne 20 et externe 22, entre lesquelles s'étend une rangée annulaire de pales 24 sensiblement radiales, la virole externe 22 étant fixée au carter 18 par des moyens du type vis-écrou 26. Les extrémités radialement externes des pales 24 sont soudées à la virole externe 22. Les extrémités radialement internes des pales 24 sont engagées avec un jeu 25 dans des orifices de la virole interne 20 (figure 2) et sont rendues solidaires de cette virole interne 20 par application d'une résine polymérisable 26 de scellement sur la surface radialement interne de la virole, dans laquelle sont noyées les extrémités radialement internes des pales 24. Après durcissement, cette résine 26 forme un bloc annulaire à l'intérieur de la virole interne 20, la périphérie interne de ce bloc définissant une piste abradable destinée à coopérer avec une léchette annulaire 28 porté par le disque 14 d'un étage d'aubes mobiles 12, pour former un joint d'étanchéité du type à labyrinthe. Dans la technique actuelle, l'étape d'application de la résine 26 est précédée d'une étape d'injection de résine 30 dans les jeux 25 précités, cette étape étant schématiquement représentée aux figures 3 et 4. L'injection de la résine 30 est réalisée au moyen d'une seringue 32 qui est remplie et manipulée par un opérateur. De la résine 30 est injectée dans les jeux 25, sur tout le pourtour des pales 24, de façon à combler ces jeux et empêcher ensuite le passage de résine 26 à travers ces jeux lors de son application sur la surface interne de la virole interne 20. Cependant, comme expliqué dans ce qui précède, cette étape d'injection présente de nombreux inconvénients. L'invention apporte une solution simple et efficace à ce problème grâce au remplacement de la résine 30 injectée dans les jeux par des joints qui sont montés sur les extrémités radialement internes des pales et qui assurent une étanchéité radiale entre ces extrémités et les bords des orifices de la virole interne, limitant ou empêchant ensuite le passage de résine entre ces éléments lors de son application sur la surface interne de la virole. Les figures 5 à 10 représentent un exemple de réalisation de l'invention, la figure 6 représentant un joint 140 à l'état libre sans contrainte et la figure 7 représentant ce même joint 140 une fois monté sur l'extrémité radialement interne d'une pale 124. Chaque joint 140 est un organe mince et plat ayant une forme générale légèrement incurvée qui correspond sensiblement à la forme d'une section de pale 124. Chaque joint 140 comprend un bord incurvé concave 142 et un bord incurvé convexe 144, qui sont destinés respectivement à s'étendre du côté de l'intrados et de l'extrados de la pale, comme cela est visible en figure 7. Le joint 140 comporte une fente qui est formée par une ligne de coupe 146 légèrement incurvée s'étendant sur une majeure partie de la longueur du joint et sensiblement au milieu de celui-ci, c'est-à-dire à mi- distance des bords 142, 144 précités. La fente a une faible dimension transversale de sorte que, à l'état libre sans contrainte (figure 6), les bords en regard de cette fente sont au voisinage immédiat l'un de l'autre. La ligne de coupe 146 a une courbure sensiblement identique à celle de l'extrados de la pale, de façon à ce que la partie du joint 140 s'étendant du côté de l'extrados de la pale soit faiblement déformée en position montée sur la pale (figure 7). La partie du joint 140 s'étendant du côté de l'intrados de la pale est destinée à se déformer et à épouser la forme de la pale. En position montée, le joint 140 forme une bande continue et ininterrompue autour de la pale 124. Comme cela est visible en figure 5, l'extrémité radialement interne de chaque pale 124 traverse la fente d'un joint 140 qui est plaqué contre la surface interne de la virole interne 120. Les joints ont des dimensions transversales supérieures à celles des jeux 125 entre les pales et les bords des orifices de la virole, et sont en appui radial sur la surface interne de la virole sur sensiblement tout le pourtour des pales. Les joints 140 et les extrémités radialement internes des pales 124 sont noyés dans la résine 126 appliquée sur la surface interne de la virole 120, cette résine étant empêchée par les joints 140 de passer à travers les jeux 125. Une fois coulée, la résine 126 exerce sur le joint une pression qui le maintient en appui sur la virole interne 120, cette pression étant fonction de la surface du joint recouverte de résine. Les figures 8 à 10 représentent des étapes de montage des joints 140 selon l'invention. Chaque joint 140 est monté sur l'extrémité radialement interne d'une pale 124 (figure 8) puis est déplacé le long de cette pale jusqu'à ce qu'il prenne appui radialement sur la surface interne de la virole interne 120 (figure 9). Cette opération est répétée pour les autres pales de sorte qu'un joint 140 soit monté sur l'extrémité radialement interne de chaque pale 124 de l'étage redresseur. Chaque joint 140 peut être monté sur une pale 124 manuellement ou au moyen d'un outil tel que celui représenté en figure 11. Cet outil 150 a une forme allongée et comporte un évidement longitudinal étagé 152, c'est-à-dire un évidement interne comportant deux parties ou étages superposés, ces parties ayant des dimensions et/ou des formes différentes. L'évidement 152 comporte une première partie 154 de forme sensiblement complémentaire de celle d'un joint 140 (de préférence dans son état contraint monté sur une pale) et dont une extrémité débouche à une extrémité de l'outil, et une seconde partie 156 de forme sensiblement complémentaire de celle de l'extrémité radialement interne d'une pale 124 et ayant une profondeur au moins égale à la longueur de la partie d'extrémité de la pale s'étendant au-delà du joint, lorsque ce dernier est en position montée sur la pale. L'outil 150 peut être utilisé de la façon suivante. Un joint 140 est engagé dans la première partie 154 de l'évidement 152 de l'outil puis l'outil est engagé sur l'extrémité radialement interne d'une pale 124. Lors de cet engagement, le joint 140 se déforme et s'engage sur la pale, laquelle pénètre dans la seconde partie 156 de l'évidement 152 de l'outil. A mesure que la pale pénètre dans cette partie 156, le joint 140 se déplace sur la pale. Lorsque l'extrémité radialement interne de la pale prend appui sur le fond de l'évidement 152 de l'outil, le joint est plaqué contre ou est au voisinage immédiat de la surface interne de la virole interne 120. L'outil 150 peut alors être retiré de la pale et utilisé pour monter un joint sur une autre pale. Pour favoriser l'adhérence des joints 140 sur la surface interne de la virole 120, un produit approprié tel qu'une colle ou bien même une petite quantité de résine 126 (de même matériau que les joints 140) peut être déposé sur cette surface interne ou sur les joints, avant leur montage sur les extrémités internes des pales. Les figures 12 et 13 représentent des variantes de fabrication des joints 140 selon l'invention. En figure 12, les joints 140 sont réalisés à partir de lamelles découpées dans un profil 160 de forme allongée obtenu par extrusion. Une ligne de coupe 146 du type précité est ensuite réalisée dans chacun de ces joints 140. En figure 13, les joints 140 sont réalisés par moulage, les moules étant formés par des empreintes à la surface d'une plaque 170 sur laquelle est appliqué le matériau des joints sous forme liquide ou pâteuse et qui est ensuite raclé au moyen d'un outil 172 approprié pour enlever l'excédent de matériau. La plaque est ensuite chauffée dans un four puis une ligne de coupe 146 est réalisée dans chaque joint 140. Les joints 140 et la résine 126 sont de préférence dans le même matériau, qui est par exemple à base de silicone RTV. REVENDICATIONS1. Etage redresseur de compresseur pour une turbomachine, comportant deux viroles coaxiales, respectivement interne (120) et externe (122), entre lesquelles s'étendent des pales (124) sensiblement radiales dont les extrémités radialement externes sont soudées à la virole externe et dont les extrémités radialement internes sont engagées avec jeu (125) dans des orifices de la virole interne et sont solidarisées à la virole interne par une résine polymérisable (126) de scellement appliquée sur la surface interne de la virole et définissant après durcissement une piste abradable, caractérisé en ce qu'un joint (140) est monté à l'extrémité radialement interne de chaque pale, ce joint comportant une fente traversée par la pale et étant en appui sur la surface radialement interne de la virole interne ou à proximité de cette surface, pour limiter le passage de résine à travers les jeux précités pendant son application sur la virole interne. 2. Etage redresseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la résine (126) et les joints (140) sont réalisés dans un même matériau à base de silicone, par exemple du type RTV. 3. Etage redresseur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce 20 que chaque joint (140) a une épaisseur de l'ordre de 2 à 3 mm. 4. Etage redresseur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, en position montée, chaque joint (140) forme une bande continue s'étendant sur tout le pourtour de l'extrémité de la pale (124) correspondante, la périphérie externe de cette bande étant en appui 25 sur la surface radialement interne de la virole (120) ou à proximité de cette surface. 5. Joint (140) pour un étage redresseur (110) de turbomachine selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un bord incurvé concave (142) et un bord incurvé convexe (144) destinés à 30 s'étendre respectivement du côté de l'intrados et de l'extrados d'une pale (124), et comporte à l'état libre sans contrainte une ligne de coupe (146)traversante qui s'étend entre et le long des bords précités et dont l'angle de courbure est sensiblement identique à celui de l'extrados de la pale. 6. Joint (140) selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il est en silicone, par exemple du type RTV. 7. Procédé de montage d'un étage redresseur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: a) engager les extrémités radialement externes des pales (124) dans des orifices de la virole externe (122) et les extrémités radialement internes des pales dans des orifices de la virole interne (120), b) souder les extrémités externes des pales à la virole externe, c) engager un joint (140) sur l'extrémité interne de chaque pale, jusqu'à ce qu'il vienne au contact ou au voisinage de la surface interne de la virole interne, et d) appliquer la résine (126) de scellement sur la surface interne de la virole et sur les joints pour les noyer dans la résine. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend, avant l'étape c), une étape consistant à enduire la surface interne de la virole interne (120) d'un produit favorisant l'adhérence des joints (140) sur cette surface. 9. Procédé selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que l'étape c) est réalisée manuellement ou au moyen d'un outil (150) de forme allongée et comportant un évidement longitudinal (152) étagé, cet évidement comportant une première partie ou étage (154) de forme sensiblement complémentaire de celle d'un joint (140) et située à une extrémité de l'outil, et une seconde partie ou étage (156) de forme sensiblement complémentaire de celle de l'extrémité radialement interne d'une pale (124) et ayant une profondeur au moins égale à la longueur de la partie d'extrémité de la pale s'étendant au-delà du joint, lorsque ce dernier est en position montée sur la pale. 10. Procédé selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend une étape préliminaire de fabrication des joints (140), soit par découpe en lamelles d'un profil extrudé (160) de forme allongée, soit par moulage dans des empreintes sur une surface d'une plaque (170) qui est raclée après dépose et avant durcissement de la résine.