Brevet FR3032753A1 — publié le 20160819

DOMAINE DE L'INVENTION Le présent exposé concerne un redresseur pour une turbomachine ainsi qu'une turbomachine équipée d'un tel redresseur. On rappelle qu'une turbomachine désigne tout appareil à turbine à gaz produisant une 5 énergie motrice, parmi lesquels on distingue notamment les turboréacteurs fournissant une poussée nécessaire à la propulsion par réaction à l'éjection à grande vitesse de gaz chauds, et les turbomoteurs dans lesquels l'énergie motrice est fournie par la rotation d'un arbre moteur. Par exemple, des turbomoteurs sont utilisés comme moteur pour 10 des hélicoptères, des navires, des trains, ou encore comme moteur industriel. Les turbopropulseurs (turbomoteur entrainant une hélice) sont également des turbomoteurs utilisés comme moteur d'avion. On rappelle également qu'un redresseur est un dispositif permettant de redresser le flux d'air traversant la turbomachine dans la direction de l'écoulement. 15 ARRIÈRE-PLAN TECHNOLOGIQUE Le document FR 2 958 980 décrit un exemple de redresseur connu, comprenant un corps annulaire, des aubes fixées sur le corps annulaire et une plateforme disposée entre chaque paire d'aubes adjacentes. Un tel redresseur est généralement lourd, ce qui pénalise les performances de la 20 turbomachine. Il existe donc un besoin pour un redresseur pour turbomachine plus léger. PRÉSENTATION DE L'INVENTION Un mode de réalisation concerne un redresseur pour une turbomachine, comprenant un corps annulaire ayant un axe définissant 25 une direction axiale, une direction radiale et une direction azimutale, au moins une première aube et une deuxième aube azimutalement adjacente à la première aube, chaque aube étant fixée au corps annulaire, et une plateforme située entre la première aube et la deuxième aube, caractérisé en ce que chaque aube est fixée au corps annulaire par au moins une 3032753 2 fixation principale et la plateforme est fixée sur la première aube par une première fixation auxiliaire distincte de la fixation principale. Le corps annulaire est une pièce tubulaire, qui peut être cylindrique, tronconique ou de forme quelconque. Le plus souvent, le corps annulaire 5 est de forme générale à symétrie de révolution. Le corps annulaire possède un axe. La direction axiale correspond à la direction de l'axe du corps annulaire et une direction radiale est une direction perpendiculaire à l'axe du corps annulaire et coupant cet axe. Une direction azimutale (aussi appelée tangentielle ou circonférentielle) est une direction perpendiculaire 10 à une direction radiale et ne coupant pas l'axe du corps annulaire. De même, un plan axial est un plan contenant l'axe du corps annulaire et un plan radial est un plan perpendiculaire à cet axe. Sauf précision contraire, les adjectifs avant et arrière sont utilisés en référence à la direction axiale, étant entendu que l'entrée du 15 redresseur est située du côté avant du redresseur tandis que sa sortie est située du côté arrière. Enfin, sauf précision contraire, les adjectifs intérieur, interne, extérieur et externe sont utilisés en référence à une direction radiale de sorte que la partie intérieure (respectivement interne) d'un élément est, 20 suivant une direction radiale, plus proche de l'axe du corps annulaire que la partie extérieure (respectivement externe) du même élément. La plateforme est une pièce distincte des aubes ; la plateforme et la première aube ne forment pas une seule et même pièce. En particulier, la plateforme peut être montée de manière amovible sur la première aube. 25 On comprend donc que la plateforme n'est pas intégrée, soudée ou analogue. La plateforme est fixée sur la première aube. Ainsi, il n'y a pas de liaison directe entre la plateforme et le corps annulaire. En d'autres termes, la plateforme est liée au corps annulaire par l'intermédiaire de 3032753 3 l'aube. La plateforme est donc fixée uniquement sur une ou plusieurs aubes. On comprend que chaque aube peut-être fixée sur le corps annulaire par sa propre fixation principale, ou bien qu'un groupe d'aubes peut être fixé sur le corps annulaire par une seule fixation principale, ou encore que toutes les aubes peuvent être fixées sur le corps annulaire par une unique fixation principale. Dans le cas où le redresseur comprend plusieurs fixations principales, la fixation auxiliaire est distincte de toutes les fixations principales. La première aube et la deuxième aube sont azimutalement adjacentes, ce qui signifie qu'il n'y a pas d'autre aube comprise entre les deux. Cependant, d'autres éléments peuvent être situés entre deux aubes adjacentes, par exemple la plateforme. Par la suite, sauf indication contraire explicite ou ressortant du contexte, les éléments de description fournis à propos d'une aube en général peuvent s'appliquer aussi bien à la première aube qu'à la deuxième aube. Cette remarque s'applique également aux première et deuxième fixations principales et auxiliaires. Grâce au redresseur proposé, le montage et le démontage de la plateforme sont rendus indépendants du montage et du démontage des aubes. En outre, l'utilisation d'une fixation auxiliaire distincte de la fixation principale permet de rendre indépendants les couples de serrage appliqués à la fixation de l'aube sur le corps annulaire (fixation principale) et à la fixation de la plateforme sur l'aube (fixation auxiliaire). En effet, l'aube est fortement sollicitée mécaniquement et nécessite d'être solidement fixée sur le corps annulaire, tandis que la plateforme est comparativement peu sollicitée et peut être fixée de manière moins serrée sur l'aube. Le fait de décorréler les couples de serrage permet d'appliquer un couple de serrage plus faible à la fixation auxiliaire sans compromettre la bonne tenue de l'aube sur le corps annulaire. Par conséquent, il est 3032753 4 possible de diminuer l'épaisseur de la plateforme ou d'utiliser pour la plateforme un matériau moins dense sans endommager la plateforme lors de son assemblage en appliquant un couple de serrage trop important. Il s'ensuit un allègement du redresseur sans compromettre la tenue 5 mécanique des différents composants. De plus, les plateformes d'un tel redresseur sont facilement démontables in situ, « sous l'aile », c'est-à-dire sans retirer la turbomachine de l'aéronef sur lequel elle est fixée. Dans certains modes de réalisation, la plateforme est fixée sur la deuxième aube par une deuxième fixation auxiliaire distincte de la fixation 10 principale. Ceci permet une meilleure fixation de la plateforme et une meilleure répartition des contraintes induites sur les aubes. Dans le cas où le redresseur comprend plusieurs fixations principales, notamment une par aube, la deuxième fixation auxiliaire est distincte de toutes les fixations principales. 15 Dans certains modes de réalisation, la deuxième fixation auxiliaire est identique ou analogue à la première fixation auxiliaire. Ceci permet une simplification du redresseur et une diminution des coûts de production. Dans certains modes de réalisation, la première fixation auxiliaire 20 et/ou la deuxième fixation auxiliaire est accessible du côté de la plateforme radialement opposé au corps annulaire. Ainsi, la fixation auxiliaire est particulièrement facile d'accès, ce qui simplifie le montage et le démontage de la plateforme. Dans ces modes de réalisation, le terme « accessible » signifie que l'on a accès directement à la partie qui permet 25 de monter ou démonter la fixation auxiliaire. Le côté accessible peut permettre d'amener des outils à proximité de la fixation auxiliaire à des fins de montage ou démontage. Dans certains modes de réalisation, les première et deuxième aubes sont fixées sur le corps annulaire à leur extrémité radialement intérieure. 30 Dans ces modes de réalisations, le corps annulaire est donc un corps 303 2 7 5 3 5 radialement interne, parfois appelé moyeu par l'homme du métier bien qu'il soit fixe. Les extrémités intérieures des aubes étant plus proches les unes des autres que les extrémités extérieures, il y a peu de place sur le corps annulaire pour y fixer la plateforme. La solution proposée est donc 5 d'autant plus avantageuse au sens où la fixation auxiliaire n'est pas placée sur le corps annulaire. Dans certains modes de réalisation, chaque aube comporte un profilé et une portion d'attache située à une extrémité du profilé, la plateforme étant fixée à la portion d'attache du côté du profilé et la 10 portion d'attache étant fixée au corps annulaire du côté de la portion d'attache radialement opposé au profilé. Ainsi, en succession selon une direction radiale, le redresseur comprend le corps annulaire, la portion d'attache et la plateforme. La portion d'attache est de préférence formée par le pied de l'aube 15 (extrémité radialement interne), mais peut également être formée par la tête de l'aube (extrémité radialement externe). La face de la plateforme radialement opposée au corps annulaire, qui se trouve du côté du profilé, et les profilés des première et deuxième aubes définissent ainsi un espace dans lequel est de l'air. 20 Dans certains modes de réalisation, la plateforme a une densité inférieure à la densité de la première aube. Par exemple, la plateforme peut être en matière plastique, tandis que l'aube peut être en matériau composite ou en métal. En particulier, la plateforme peut avoir une densité (ou masse volumique) inférieure ou égale à 1500 kg/m3, de 25 préférence inférieure ou égale à 1350 kg/m3. On comprend ainsi que la plateforme peut être dans un matériau différent du matériau des aubes, ce qui est rendu possible grâce au découplage des couples ou efforts de serrage entre les fixations principales et les fixations auxiliaires. Les première et deuxième aubes 30 peuvent être faites du même matériau. 3032753 6 Dans certains modes de réalisation, la première aube et/ou la deuxième aube en est matériau composite. Dans certains modes de réalisation, la première fixation auxiliaire et/ou la deuxième fixation auxiliaire comprend un écrou flottant. Un écrou 5 flottant est un système de fixation comprenant par exemple une cage et un fût fileté retenu par la cage et monté mobile par rapport à la cage. Un écrou flottant permet d'ajuster la position du fût fileté, par exemple selon trois axes. Dans certains modes de réalisation, la plateforme comprend des 10 plots d'appui configurés pour s'appuyer sur la première aube et/ou sur la deuxième aube. Dans ces modes de réalisation, les ballottements de la plateforme, soumise à un flux d'air, sont minimisés. Le présent exposé concerne également une turbomachine comprenant un redresseur selon l'un quelconque des modes de réalisation 15 précédemment décrits. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS L'invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description détaillée qui suit de modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs. Cette description se réfère aux dessins 20 annexés, sur lesquels : - la figure 1 représente une vue schématique en section partielle d'une turbomachine ; - la figure 2 est une vue en perspective éclatée d'un secteur de redresseur selon un mode de réalisation; 25 - les figures 3A et 3B sont des vues en perspective, respectivement du côté extérieur et du côté intérieur, d'une plateforme selon un mode de réalisation ; - la figure 4 est une vue en coupe d'une partie du redresseur de la figure 2 ; 30 - la figure 5 représente un détail de la figure 4 ; 303 2 7 5 3 7 - la figure 6 est un schéma en perspective d'un écrou flottant ; - la figure 7 représente schématiquement un pied d'aube configuré pour la fixation d'une plateforme selon un mode de réalisation de l'invention. 5 DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTION L'architecture globale d'une turbomachine pouvant incorporer un mode de réalisation de l'invention va être décrite en référence à la figure 1, qui présente une demi-section axiale d'une turbomachine 100. En amont, la turbomachine 100 comprend une soufflante 200 pour 10 l'admission d'air. A la sortie de la soufflante 200, le flux d'air se sépare en deux. Une première partie du flux d'air est envoyée dans un compresseur basse pression 300 puis un compresseur haute pression 400. Cette première partie du flux d'air est ensuite injectée dans une chambre de combustion 500, à la sortie de laquelle elle entraîne une turbine 600. Une 15 deuxième partie du flux d'air, à la sortie de la soufflante 200, est envoyée dans un redresseur 10 pour être redressée puis mélangée aux gaz sortant de la turbine 600. La deuxième partie du flux d'air peut servir, en partie, au refroidissement de la turbomachine 100. Plus particulièrement, le redresseur 10 comprend un ensemble de 20 pales ou aubes 20 agencées radialement entre un corps annulaire interne 12 et un corps annulaire externe 14. Ces aubes 20 sont parfois appelées aubes de guidage en sortie (de l'anglais « Outlet Guide Vanes » ou OGV). Dans le présent mode de réalisation, les aubes 20 sont en matériau composite. Dans la suite du présent exposé, on détaillera la fixation des 25 aubes au corps annulaire interne 12 mais la description qui suit peut s'appliquer de manière analogue, mutatis mutandis, au corps annulaire externe 14. Le redresseur 10 possède un axe X qui est ici confondu avec l'axe de la turbomachine. L'axe X définit la direction axiale. 3032753 8 La figure 2 présente en perspective une partie du redresseur 10 selon un mode de réalisation de l'invention. En l'espèce, on a représenté une première aube 20 et une deuxième aube 30 azimutalement adjacente à la première aube 20. Les première et deuxième aubes 20, 30 se 5 succèdent selon une direction azimutale. Chaque aube 20, 30 est destinée à être fixée au corps annulaire 12 par une fixation principale. Pour ce faire, dans le présent mode de réalisation, chaque aube 20, 30 comporte des orifices respectifs 22, 32. Les orifices 22, 32 sont aptes à recevoir une fixation principale, qui sera décrite ultérieurement, pour fixer les aubes 20, 10 30 au corps annulaire 12. Comme indiqué précédemment, le redresseur 10 comprend au moins une plateforme 40, ici une pluralité de plateformes 40. En particulier, le redresseur 10 comprend une plateforme 40 située entre la première aube 20 et la deuxième aube 30. Comme on peut le voir sur la 15 figure 2, la face de la plateforme 40 radialement opposée au corps annulaire 12 et les profilés des première et deuxième aubes 20, 30 sont configurés pour définir, lorsqu'ils sont assemblés, un passage d'air P. Pour ce faire, les bords de la plateforme 40 peuvent épouser la forme de la partie des aubes adjacentes 20, 30 entre lesquelles ladite plateforme 40 20 est située. Dans le présent mode de réalisation, la plateforme 40 est en matière plastique, par exemple en résine polyetherimide et/ou thermoplastique et/ou amorphe, chargée ou non, par exemple en résine Ultem (résine polyetherimide comprenant 25% de fibres courtes de 25 carbone). La masse volumique de la plateforme est de l'ordre de 1350 kg/m3, ce qui permet un allègement du redresseur 10 par rapport à une plateforme en composite (environ 1500 kg/m3) ou en métal (aluminium : environ 2800 kg/m3), et ce sans contrainte sur les couples de serrage respectifs de la première fixation principale et de la première 30 fixation auxiliaire. 303 2 7 5 3 9 La plateforme 40 est destinée à être fixée à la première aube 20 et à la deuxième aube 30. La suite du présent exposé s'intéresse plus particulièrement à la première aube 20 mais la description qui suit peut s'appliquer de la même manière à la deuxième aube 30. 5 La plateforme 40 est représentée en perspective sur les figures 3A et 3B, montrant respectivement des faces opposées de la plateforme. Les faces représentées sur les figures 3A et 3B sont opposées radialement l'une par rapport à l'autre lorsque la plateforme 40 est montée sur le redresseur. La face représentée sur la figure 3A est configurée pour faire 10 face au passage d'air, tandis que la face représentée sur la figure 3B est configurée pour faire face au corps annulaire 12. Comme il ressort de la figure 3A, la plateforme 40 comprend des trous 42, ici deux trous 42. Dans ce mode de réalisation, les trous 42 visent à accueillir une fixation auxiliaire pour fixer la plateforme 40 sur une 15 aube. Les trous 42 sont ici des trous débouchants, les parois des trous 42 étant munies d'un alésage. Comme illustré sur la figure 3B, la plateforme 40 comprend en outre des plots d'appui 44, ici deux plots d'appui 44. En l'espèce, les plots d'appui 44 prennent la forme de cylindres creux non débouchants. Grâce 20 aux plots d'appui 44, la plateforme 40 est configurée pour prendre appui sur les aubes 20, 30. Cela permet notamment de limiter son ballottement. L'assemblage du redresseur 10 est présenté sur la figure 4, qui est une vue en coupe selon un plan passant par les centres des deux trous 42. Comme illustré sur la figure 4, la première aube 20 est fixée au corps 25 annulaire 12 par une première fixation principale 24. En l'espèce, la première fixation principale 24 coopère avec les orifices 22. De plus, dans cet exemple, la première aube 20 comprend une portion d'attache et un profilé s'étendant radialement à partir de la portion d'attache. La portion d'attache est formée par un pied d'aube 21. La première aube 20 est fixée 3032753 10 sur le corps annulaire 12 à son pied 21, c'est-à-dire sa partie radialement intérieure. Comme représenté sur les figures 2 et 4, le corps annulaire 12 a ici une section axiale sensiblement en U. La première aube 20 est fixée à 5 chaque branche du U formé par le corps annulaire (voir figure 4), c'est-à- dire à l'avant et à l'arrière du corps annulaire. En outre, la plateforme 40 est fixée à la première aube par une première fixation auxiliaire 26. Comme on peut le voir sur la figure 4, la première fixation auxiliaire 26 est distincte de la première fixation 10 principale 24. Dans ce mode de réalisation, la plateforme est fixée au pied 21 de la première aube 20. Cette localisation de la fixation auxiliaire 26 permet de ne pas perturber les caractéristiques aérodynamiques du profilé de l'aube 20. La fixation auxiliaire 26 est représentée en détail sur la figure 5. 15 D'une part, en position assemblée, les parois du trou 42 prennent appui sur l'aube 20, particulièrement sur le pied d'aube 21. D'autre part, le trou 42 est disposé dans l'alignement d'un orifice 28 prévu dans l'aube 20, ici dans le pied d'aube 21, de sorte qu'on puisse y engager la fixation auxiliaire 26. 20 La fixation auxiliaire 26 comprend, dans ce mode de réalisation, un écrou flottant 34 et une vis 38. La partie fixe de l'écrou flottant 34, dont un mode de réalisation sera décrit plus en détail en référence à la figure 6, est rivée sur le pied d'aube 21 par des rivets 36. L'écrou flottant 34 est positionné de sorte que son ouverture soit alignée avec l'orifice 28 du pied 25 d'aube 21. La vis 38 est engagée dans le trou 42 de la plateforme, l'orifice 28 du pied d'aube et l'écrou flottant 34. Comme illustré sur la figure 5, la tête de la vis 38 repose sur l'alésage du trou 42 de la plateforme de façon à bloquer la plateforme 40 en position. De surcroît, afin d'assurer une bonne régularité du flux d'air, la première fixation auxiliaire 26, plyus 30 particulièrement la tête de la vis 38, peut être recouverte d'une résine, par 3032753 11 exemple une résine RTV (de l'anglais «Room-Temperature Vulcanization », vulcanisation à température ambiante). La figure 6 présente un mode de réalisation de l'écrou flottant 34. Dans ce mode de réalisation, l'écrou flottant 34 comprend une cage 5 externe 34a et un fût fileté 34d monté flottant par rapport à la cage externe 34a, ici par l'intermédiaire d'une cage interne 34c. La cage externe 34a est fixée sur le pied d'aube 21. En l'occurrence, les rivets 36 sont engagés dans des ouvertures 34b de la cage externe 34a et dans des ouvertures correspondantes du pied d'aube 21. La cage interne 34c 10 possède un jeu par rapport à la cage externe 34a, ce qui permet d'ajuster la position du fût fileté 34d par rapport à l'orifice 28 pour obtenir un excellent alignement. En outre, l'emploi d'un écrou flottant 34 est particulièrement avantageux dans le cas où la première aube 20 est en matériau 15 composite. En effet, il est délicat de réaliser un taraudage directement dans le matériau composite. Grâce à l'écrou flottant 34 qui comporte un fût fileté 34d, il est possible de seulement percer le matériau composite, en l'occurrence pour ménager l'orifice 28 et les ouvertures pour river l'écrou flottant. L'opération de perçage est plus simple et mieux maîtrisée 20 dans le cadre des matériaux composites. L'orifice 28 peut donc être un trou lisse, tout comme le trou 42 de la plateforme. La figure 7 représente une vue de dessous du pied 21 de la première aube 20, avant montage de l'aube 20 sur le corps annulaire 12 et de la plateforme 40 sur l'aube 20. La face du pied d'aube 21 25 représentée sur la figure 7 est destinée à faire face au corps annulaire 12. Cette figure montre l'agencement relatif entre les orifices 22 prévus pour la fixation de la première aube 20 sur le corps annulaire 12 et les écrous flottants 34 assemblés au pied de l'aube à la sortie des orifices 28. 303 2 7 5 3 12 Dans le mode de réalisation décrit, la portion d'attache comprend le pied d'aube 21. Cependant, selon une variante, la portion d'attache peut comprendre la tête de l'aube 20. En outre, contrairement à la représentation de la figure 7, les pieds 5 des aubes 20, 30 peuvent comporter des évidements latéraux de manière à réduire leur masse. En effet, dans la mesure où les pieds des aubes 20, 30 sont recouverts par les plateformes 40, lesdits pieds ne jouent plus de rôle aérodynamique et peuvent être allégés. Dans le mode de réalisation présenté, on a représenté des première 10 et deuxième fixations auxiliaires qui sont similaires. En effet, elles ne diffèrent que par la taille de la vis 38. Toutefois, la deuxième fixation auxiliaire pourrait différer davantage de la première fixation auxiliaire. En outre, malgré l'emploi du singulier, la fixation principale et/ou la fixation auxiliaire peuvent comprendre plusieurs sous-ensembles de 15 fixation. Bien que la présente invention ait été décrite en se référant à des exemples de réalisation spécifiques, des modifications peuvent être apportées à ces exemples sans sortir de la portée générale de l'invention telle que définie par les revendications. En particulier, des caractéristiques 20 individuelles des différents modes de réalisation illustrés/mentionnés peuvent être combinées dans des modes de réalisation additionnels. Par conséquent, la description et les dessins doivent être considérés dans un sens illustratif plutôt que restrictif. REVENDICATIONS1. Redresseur (10) pour une turbomachine, comprenant un corps annulaire (12) ayant un axe (X) définissant une direction axiale, une direction radiale et une direction azimutale, au moins une première aube (20) et une deuxième aube (30) azimutalement adjacente à la première aube (20), chaque aube (20, 30) étant fixée au corps annulaire (12), et une plateforme (40) située entre la première aube (20) et la deuxième aube (30), le redresseur étant caractérisé en ce que chaque aube (20, 30) est fixée au corps annulaire par au moins une fixation principale (24) et la plateforme (40) est fixée sur la première aube par une première fixation auxiliaire (26) distincte de la fixation principale (24). 2. Redresseur (10) selon la revendication 1, dans lequel la plateforme 15 (40) est fixée sur la deuxième aube (30) par une deuxième fixation auxiliaire distincte de la fixation principale (24). 3. Redresseur (10) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la première fixation auxiliaire et/ou la deuxième fixation auxiliaire (26) est 20 accessible du côté de la plateforme (40) radialement opposé au corps annulaire (12). 4. Redresseur (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel les première et deuxième aubes (20, 30) sont fixées sur le 25 corps annulaire (12) à leur extrémité radialement intérieure. 5. Redresseur (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel chaque aube (20, 30) comporte un profilé et une portion d'attache (21) située à une extrémité du profilé, la plateforme (40) étant 30 fixée à la portion d'attache (21) du côté du profilé tandis que la portion 303 2 7 5 3 14 d'attache (21) est fixée au corps annulaire (12) du côté de la portion d'attache radialement opposé au profilé. 6. Redresseur (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, 5 dans lequel la plateforme (40) a une densité inférieure à la densité de la première aube (20). 7. Redresseur (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la première aube (20) et/ou la deuxième aube (30) en est 10 matériau composite. 8. Redresseur (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la première fixation auxiliaire et/ou la deuxième fixation auxiliaire (26) comprend un écrou flottant (34). 9. Redresseur (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel la plateforme (40) comprend des plots d'appui (44) configurés pour s'appuyer sur la première aube (20) et/ou sur la deuxième aube (30). 10. Turbomachine (100) comprenant un redresseur (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9. 20