Brevet FR3024750A1 — publié le 20160212

AUBE CREUSE COMPOSEE DE DEUX PARTIES COLLEES ENTRE ELLES, NOTAMMENT POUR TURBOMACHINE DESCRIPTION Le sujet de l'invention présente est une aube creuse, composée de deux parties collées entre elles, conçue notamment pour des turbomachines. Les aubes creuses se rencontrent fréquemment dans le domaine de l'aéronautique, par exemple parmi les aubes fixes de redresseur (OGV), à cause de l'allégement qu'elles procurent. On peut les construire en deux parties : un corps creux principal, contenant la cavité ou les cavités de l'aube et muni d'une ouverture faisant communiquer les cavités à l'extérieur, afin de permettre une fabrication dans de bonnes conditions, et un couvercle, fabriqué séparément et qu'on pose sur l'ouverture de manière à reconstituer une face continue de l'aube. Un bord du couvercle est ajusté sur un bord de l'ouverture du corps creux et fixé à lui. Un procédé usuel de fixation est le collage ; d'autres pourraient être envisagés, mais le collage a le double avantage de pouvoir être accompli facilement de manière peu coûteuse et de permettre une liaison continue du couvercle au corps creux sur tout le pourtour de l'ouverture, et donc de mieux garantir l'étanchéité de la cavité et une bonne cohésion de l'assemblage. Mais on observe souvent certains défauts de collage, sous forme d'excès ou de manques de colle, ou plus généralement de manque de maîtrise de l'épaisseur du joint de colle, au moins par endroits, avec soit la formation de bourrelets de colle solidifiée déborbant de la face extérieure de l'aube et qu'il faut araser par une opération d'usinage de reprise de profil, soit la nécessité de reboucher la fissure subsistant entre le corps creux et le couvercle là où la colle est manquante, afin de rétablir une continuité lisse de la face extérieure de l'aube, soit un manque de maîtrise de la position du couvercle sur le corps de l'aube. Ces opérations de finition sont fastidieuses, et le risque d'une liaison insuffisante entre le couvercle et le corps creux subsiste dans le second cas. Ces défauts dépendent très fortement de la quantité de colle placée au raccord, mais même avec une quantité supposée optimale, ils ne peuvent pas toujours être évités 3024750 2 puisqu'ils dépendent aussi de l'ajustement du couvercle dans l'ouverture, qui doit respecter les tolérances très strictes de continuité de la face extérieure. L'objet principal de l'invention est de proposer une aube creuse du genre ci-dessus, dans laquelle les inconvénients du collage mentionnés ci-dessus, 5 apparaissent moins facilement. Sous une forme générale, l'invention concerne une aube creuse, composée d'un corps principal creux et d'un couvercle, le corps creux comprenant une cavité ouverte à une face de l'aube par une ouverture, et le couvercle étant assemblé au corps creux par un collage d'un bord du couvercle à un bord de l'ouverture (appartenant 10 au corps creux), caractérisée en ce que les bords sont chanfreinés, formant des angles de chanfrein non perpendiculaires et non parallèles à ladite face de l'aube ; ou, dit autrement, les bords de jonction de l'ouverture et du couvercle sont coniques au lieu d'être cylindriques, puis plans, dans la conception habituelle. La propriété principale de l'assemblage ainsi obtenu est que le couvercle 15 peut plus facilement être placé sur l'ouverture du corps creux, en respectant les tolérances de continuité de la face extérieure de l'aube, ce qui tend à réduire les aléas de l'ajustement, les dispersions de la colle et les irrégularités de sa distribution sur le pourtour, et donc son fluage vers l'extérieur au moment de la mise en place du couvercle, qui produisent les bourrelets qu'il faut éliminer ensuite, et les discontinuités qu'il faut 20 reboucher. Les bords chanfreinés s'étendent avantageusement d'une face interne à une face externe du couvercle, et d'une face externe à une face interne du corps creux, contrairement à la disposition habituelle, où les bords comprennent une partie droite et une partie d'appui à angle droit. 25 Il peut être avantageux que le bord du couvercle et le bord du corps creux aient des angles de chanfreins différents à au moins une partie du pourtour de l'ouverture, de façon à imposer un contact immédiat du couvercle et du corps creux sur une ligne de pourtour et d'améliorer ainsi l'étanchéité de l'assemblage ; et si l'angle de chanfrein du couvercle est alors plus grand que l'angle de chanfrein du corps creux, la ligne de contact est proche de la face extérieure et isole le joint collé, établi sur le reste 3024750 3 du bord, de l'extérieur : la formation d'excès de colle à l'extérieur de la cavité est encore plus difficile alors. Des excès de colle pourront se former à l'intérieur de la cavité sans préjudice pour la tenue mécanique et les performances aérodynamique de l'aube. L'invention est bien compatible avec une conception où les tolérances 5 d'ajustement du couvercle dans l'ouverture du corps creux sont choisies pour que la face extérieure présente des décrochements, à savoir, sur des lignes allant d'un bord d'attaque de l'aube à un bord de fuite, un premier décrochement rentrant, puis un décrochement saillant à un second bord de l'ouverture, qui est plus éloigné du bord d'attaque que le premier bord. En d'autres termes, le couvercle est légèrement rentrant 10 dans l'ouverture, près du bord d'attaque, et saillant hors de l'ouverture, près du bord de fuite, ce qui maintient de bonnes performances aérodynamiques. Cette conception permet un ajustement plus facile en combinaison aux bords chanfreinés de l'invention, et, de nouveau, une dispersion de colle réduite. Dans une autre conception améliorée, les bords du couvercle et du 15 corps creux sont munis de reliefs d'imbrication mutuelle, qui facilitent des ajustements précis du couvercle sur le corps creux, et peuvent aussi s'opposer à la formation de bourrelets. Un autre aspect de l'invention est une turbomachine équipée d'au moins une aube sleon ce qui précède. 20 L'invention sera maintenant décrite dans ses différents aspects en liaison aux figures suivantes : les figures 1, 2 et 3 illustrent le mode d'assemblage traditionnel ; et les figures 4, 5, 6 et 7 illustrent certaines réalisations de l'invention non exclusives d'autres. 25 On se reporte d'abord aux figures 1, 2 et 3. Une aube métallique creuse collée du genre de l'invention comprend un corps creux 101, comprenant une enveloppe 102, une cavité 103 entourée par l'enveloppe 102, une ouverture 104 à une portion d'une face 105 extérieure d'intrados ou d'extrados de l'aube, et éventuellement des nervures 106 se dressant dans la cavité 103 ; l'aube comprend aussi un couvercle 107, installé sur 30 l'ouverture 104 et permettant de rétablir la continuité de la face 105 avec une surface 3024750 4 plus ou moins lisse, selon la nature de l'affleurement du couvercle 107 dans l'ouverture 104. La liaison du couvercle 107 sur le bord creux 101 est maintenue par un joint collé 108, présent normalement sur une face de fond plane 109 de l'ouverture 104, 5 une face périphérique 110 de l'ouverture 104, perpendiculaire à la face 105, et éventuellement sur des sommets de nervures 106. On observe toutefois souvent, comme l'illustre la figure 3, l'apparition d'un bourrelet de colle 111, surplombant la face 105 et qu'il faut éliminer, ou au contraire des discontinuités possibles de collage. L'apparition des bourrelets 111 est souvent inévitable à cause de la nécessité de respecter les 10 tolérances de la face 105 et donc de rapprocher le couvercle 107 de la face de fond plane 109. On passe maintenant à la description d'une première réalisation de l'invention, à l'aide de la figure 4. Elle illustre une aube du même genre que précédemment, composée encore d'un corps creux 1 et d'un couvercle 7 installé sur une 15 ouverture 4 de l'enveloppe 2, de manière à clore une cavité 3. Des nervures peuvent aussi être prévues, mais elles ne sont pas représentées. La représentation de l'aube est seulement partielle et limitée aux abords de la cavité 3, le reste étant conforme aux dispositions classiques. L'ouverture 4 du corps creux 1 n'est pas délimitée ici par un bord droit, 20 tel que 110, puis un bord plat, tel que 109, mais par un bord chanfreiné 9 ou oblique, faisant un angle non perpendiculaire (et non parallèle) à la direction locale de la face 5 extérieure de l'aube, où est percée l'ouverture 4. Le bord chanfreiné 9 est régulier ou non, c'est-à-dire qu'il s'étend avec ou sans changement de pente sur toute la profondeur de l'ouverture 4. De même, le couvercle 7 est muni d'un bord chanfreiné 10, lui aussi non 25 perpendiculaire (et non parallèle) à la face extérieure 5, et les bords chanfreinés 9 et 10 viennent en face l'un de l'autre sur le pourtour de l'ouverture 4, et un joint collé 8 est comprimé entre eux. Les angles de chanfrein (depuis la face extérieure 5) A et B des bords chanfreinés 9 et 10 sont, à titre d'exemple, avantageusement compris entre 10° et 80° et avantageusement proches de 45° afin de limiter la sollicitation du joint de colle en 30 traction et maximiser la tenue du joint collé. 3024750 5 Quelques particularités de cet assemblage doivent être soulignées. On dispose d'une certaine latitude pour ajuster le couvercle 7 dans l'ouverture 4, en le déplaçant légèrement latéralement, afin d'obtenir une bonne forme de la face extérieure 5 respectant ses tolérances. En effet, plutôt que de rechercher un affleurement parfait du 5 couvercle 7 et une forme lisse de la face extérieure 5, il peut être préférable d'accepter une forme à double décrochement, comprenant, sur des lignes allant d'un bord d'attaque 11 à un bord de fuite 12 de l'aube, un premier décrochement 13 en atteignant une première fois l'ouverture 4, où le couvercle 7 est légèrement rentrant dans l'ouverture 4, puis un second décrochement 14 en atteignant une deuxième fois l'ouverture 4 plus près 10 du bord de fuite 12, où le couvercle 7 est cette fois légèrement saillant au-dessus de l'enveloppe 2. Cette disposition ne produit qu'une faible perturbation de l'écoulement de l'air autour de l'aube. Un petit déplacement latéral du couvercle 7 peut donc faire rentrer l'ajustement dans les tolérances grâce aux pentes des bords chanfreinés 9 et 10, contrairement à la conception antérieure au bord plat 109 d'appui du couvercle 107, où 15 le même effet doit être obtenu en comprimant plus ou moins le joint collé 108 et en risquant de chasser de la colle. Les angles des bords chanfreinés 9 et 10 peuvent être différents pour chacun des côtés du pourtour de l'ouverture 4 et ils peuvent aussi être différents l'un de l'autre (avec des pentes différentes en angle et en nombre), ce qui fait que leur intervalle 20 a alors une section triangulaire et que, quelle que soit la position d'ajustement et les angles des bords chanfreinés 9 et 10, le bord creux 1 et le couvercle 7 sont en contact immédiat sur une ligne pouvant être continue sur le pourtour, ici référencée par 15 et 16, ce qui renforce l'étanchéité de la jonction. On a, par exemple, représenté ici une situation où le bord chanfreiné 10 du couvercle 7 fait des angles avec la face extérieure 5 plus 25 importants que le bord chanfreiné 9 du corps creux 1 : cette disposition est favorable, puisqu'elle reporte les lignes de contact principales 15 et 16 à l'extérieur de l'ouverture 4, et maintient donc la colle du joint 8 à l'intérieur, ce qui contrarie plus fortement la formation de bourrelets extérieurs. Le mode de réalisation de la figure 5 diffère du précédent en ce que le 30 couvercle 7 et le corps creux 1 sont munis de reliefs d'imbrication, à savoir des saillies 17 3024750 6 et 18, dépassant sous le bord chanfreiné 10 du couvercle 7, et qui pénètrent dans des rainures correspondantes, entaillant le bord chanfreiné 9 du corps creux 1. Cette disposition peut fournir un indexage de position qui facilite l'ajustement du couvercle 7 à une position préférée. Le joint collé 8 peut être établi d'un seul côté des saillies 17, qui 5 peuvent alors faire barrage à son écoulement, notamment vers l'extérieur si le joint collé 8 est du côté de la cavité 3, ce qui contrarie alors la formation de bourrelets extérieurs. En variante, et comme on l'a représenté ici, le joint collé 8 peut s'étendre des deux côtés des saillies 17, et même autour d'elles et dans leurs rainures, ce qui accroît la superficie collée et constitue aussi un avantage appréciable. Il est évident que la position des rainures et 10 des saillies pourrait être intervertie sur le corps creux 1 et le couvercle 7. La figure 6 représente que des dispositions complexes sont possibles. Ici, le couvercle 7 comprend une saillie périphérique 18 continue et fermée sur le pourtour de l'ouverture 4, une seconde saillie 19 linéaire, occupant tout un côté longitudinal de l'ouverture 4 et parallèle à la saillie périphérique 18 à cet endroit, et des saillies 20 plus 15 ponctuelles, contribuant à perfectionner l'indexage. Un autre perfectionnement des indexages peut constituer en des saillies 22 orientées de façon oblique par rapport aux bords 9 et 10. Cette variante de réalisation peut encore être appliquée à des rainures occupées soit par les saillies 22, soit par des clavettes. Dans la variante représentée à la figure 7, les saillies 17 sont remplacées 20 par des clavettes 21, et alors à la fois le bord creux 1 et le couvercle 7 qui sont munis de rainures en vis-à-vis, dans chacune desquelles les clavettes 21 sont introduites. Les saillies 17 à 20 peuvent avoir une épaisseur de 0,1 à 5 mm et une hauteur également de 0,1 à 5 mm. Les clavettes 21 peuvent avoir des formes semblables et des dimensions correspondantes. 25 REVENDICATIONS1) Aube creuse, composée d'un corps creux (1) principal et d'un couvercle (7), le corps creux comprenant une cavité (3) ouverte à une face (5) de l'aube par une ouverture (4), et le couvercle (7) étant assemblé au corps creux par un collage (8) d'un bord (10) du couvercle à un bord (9) de l'ouverture, caractérisée en ce que les bords (9, 10) sont chanfreinés, formant des angles de chanfrein non perpendiculaires à ladite face de l'aube. 2) Aube creuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que les bords chanfreinés (9, 10) s'étendent d'une face externe à une face interne du couvercle (7), et d'une face externe à une face interne du corps creux (1). 3) Aube creuse selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le bord du couvercle et le bord du corps creux ont des angles de chanfrein différents l'un de l'autre à au moins une partie de pourtour de l'ouverture. 4) Aube creuse selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'angle de chanfrein du couvercle est plus grand que l'angle de chanfrein du corps creux. 5) Aube creuse selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que ladite face de l'aube possède, sur des lignes allant d'un bord d'attaque (11) de l'aube à un bord de fuite (12) de l'aube, un décrochement rentrant (13) à un premier bord de l'ouverture, puis un décrochement saillant (14) à un second bord de l'ouverture, plus éloigné du bord d'attaque que le premier bord. 6) Aube creuse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les bords du couvercle (7) et du corps creux (1) sont munis de reliefs (17, 18, 19, 20) d'imbrication mutuelle. 7) Aube creuse selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les bords du couvercle (7) et du corps creux (1) sont munis de rainures se faisant face et occupées par des clavettes (21). 8) Aube creuse selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisée en ce que soit les reliefs, soit les clavettes sont soit continus sur un pourtour de l'ouverture (4), soit linaires, soit ponctuels. 3024750 8 9) Aube creuse selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisée en ce que soit les reliefs, soit les clavettes sont orientés obliquement par rapport aux bords (9, 10). 5 10) Turbomachine, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins une aube creuse selon l'une quelconque des revendications précédentes.