Brevet FR3057296A1 — publié le 20180413

AUBE COMPRENANT UNE PLATE-FORME ET UNE PALE ASSEMBLEES L'UNE A L'AUTRE DESCRIPTION Le sujet de l'invention présente est une aube comprenant une plate- forme et une pale assemblées l'une à l'autre. Les aubes considérées ici comprennent une partie aérodynamique, appelée pale, et une plate-forme sensiblement perpendiculaire à la pale et contribuant au raccordement à des structures voisines. Dans certaines conceptions connues, notamment quand l'aube est construite en métal léger tel que l'aluminium, la pale et la plate-forme sont d'un seul tenant. Mais elles peuvent aussi être construites séparément et assemblées l'une à l'autre, ce qui est même généralement obligatoire quand l'aube est construite en matériau composite, ce qui est désormais fréquent : la pale est alors construite en grande partie en polymère en raison de sa légèreté plus grande, et d'autres parties de l'aube, dont la plate-forme, peuvent être en résine de polyuréthane chargée de fibres. Une telle conception est représentée à la figure 1. Cette représentation éclatée montre la plate- forme 1 mentionnée (qui est une plate-forme externe par rapport à l'axe de la turbomachine lorsque la pièce est assemblée au reste du moteur), la pale 2, un renfort 4 métallique du bord d'attaque de la pale 2, et une plate-forme interne 5. Quand l'aube est assemblée, la pale 2 est reliée à la plate-forme 1, au renfort 4 et à la plate-forme interne 5. La fixation de la pale 2 à la plate-forme 1 se fait habituellement par un collage, sans que d'autres modes soient exclus dans l'invention. D'après la figure 2, pour réaliser cet assemblage, la pale 2 est introduite, par une première extrémité 6 à laquelle la plate-forme interne 5 sera ensuite assemblée, dans une empreinte 7 évidée à travers la plate-forme 1, et qui a une section plus large et plus longue que celle de la pale 2. Le mouvement se poursuit jusqu'à ce qu'une seconde extrémité 8 de la pale 2 (qui s'évase vers l'extérieur) entre dans l'empreinte 7 et s'y coince. L'empreinte 7 et la seconde extrémité 8 ayant des conicités semblables, une liaison intime de la pale 2 à la plate-forme 1 est obtenue, et rendue irréversible par le durcissement de la colle qui y a été appliquée. 3057296 2 Cette fabrication s'est révélée satisfaisante dans des turbomachines existantes, mais une amélioration du procédé d'assemblage est recherchée pour certaines pales plus petites et des plates-formes plus minces, la superficie de collage au bord de la seconde extrémité 8 étant alors réduite, ce qui peut rendre la résistance de l'aube aux 5 efforts de cisaillement insuffisante. Un procédé d'assemblage différent d'aubes à pale et plate-forme, notamment en matière composite, est décrit ici ; son but est de permettre l'accroissement de la surface d'assemblage, généralement par collage, entre la pale et la plate-forme, et d'échapper donc au risque mentionné. 10 Ainsi, l'objet essentiel de l'invention est d'augmenter la surface de collage pour compenser la nécessité d'utiliser des aubes plus petites et des plates-formes moins épaisses. Un aspect général de l'invention est une aube comprenant une plate- forme et une pale assemblées l'une à l'autre, une extrémité de la pale pénétrant dans une 15 empreinte de la plate-forme et y étant collée, la pale s'étendant hors de la plate-forme en saillant d'une face principale de la plate-forme, caractérisée en ce que la plate-forme comprend, en saillie sur la face principale, au moins une lèvre contiguë à la pale et fixée à la pale, sur une face de celle-ci. On pourra éventuellement utiliser deux lèvres, toutes deux semblables à 20 la définition précédente, fixées respectivement au côté d'intrados et au côté d'extrados de la pale. Afin de ne pas affecter les performances aérodynamiques de l'aube, la lèvre comporte une hauteur de saillie variable progressivement entre une valeur nulle à une première partie d'extrémité proche d'un bord de la pale, une valeur maximale à une 25 partie courante de la lèvre, et une valeur nulle à une seconde partie d'extrémité proche d'un bord opposé de la pale. Une construction favorable de la lèvre est obtenue alors si la partie courante est reliée à la première partie d'extrémité et à la seconde partie d'extrémité par des zones de jonction, la première s'étendant jusqu'entre 20 % et 30 %, et la seconde s'étendant à partir d'entre 57 % et 67 % de corde entre ledit bord et ledit bord 3057296 3 opposé ; la hauteur maximale est constante dans la partie courante ; la hauteur maximale est comprise entre 3,5 % et 5 % de hauteur de la pale. Une meilleure résistance de la plate-forme est obtenue si la lèvre comporte une face libre se raccordant à la plate-forme par une portion courbe et tangente 5 à la face principale de la plate-forme ; et de même, la résistance de la lèvre est améliorée si la face libre a une portion jointe à ladite portion courbe et parallèle à une face intérieure de la lèvre, qui est contiguë à la pale. Enfin, la performance aérodynamique sera meilleure si la lèvre a une épaisseur non nulle à un sommet contigu à la pale et éloigné de la face principale de la 10 plate-forme, et la face de la pale a une dénivellation, au bord contiguë audit sommet, la face de la pale et la face extérieure de la lèvre étant alors en prolongement. L'arbre peut être une aube fixe de turbomachine, notamment une aube appartenant à une soufflante de la turbomachine. L'invention sera maintenant décrite plus en détail, au moyen des figures 15 suivantes, qui illustrent une réalisation détaillée de l'invention, non exclusive d'autres : - les figures 1 et 2, déjà décrites, représentent une aube composite connue et son procédé d'assemblage ; - et les figures suivantes 3 à 5 illustrent une réalisation de l'invention, où : - la figure 3 représente une lèvre en vue de face ; 20 - la figure 4 représente la lèvre en coupe ; - et la figure 5, une variante de réalisation. On aborde la figure 3 et les suivantes. La plate-forme 1 externe est maintenant pourvue d'une lèvre 40 qui fait saillie d'une face principale 19, de laquelle la pale 2 s'élève hors de la plate-forme 1; la 25 lèvre 40 est contiguë à une face principale d'intrados ou d'extrados de la pale 2. Elle est d'une pièce avec le reste de la plate-forme 1, soit monobloc (venue de matière) avec lui, soit rapportée après avoir été fabriquée à part. La hauteur de la lèvre 40 (en direction de la hauteur de la pale 2 et de l'axe Z des figures 3 à 5) est nulle près d'un bord d'attaque 41 de la pale 2, puis s'accroît progressivement à une première partie d'extrémité 42, atteint un maximum à peu près constant à une partie courante 43, et décroît ensuite à une 3057296 4 seconde partie d'extrémité 44 jusqu'à, de nouveau, une valeur nulle, près d'un bord opposé au précédent, à savoir un bord de fuite 45. La première partie d'extrémité 42 peut s'étendre jusqu'à environ 25 % (20 % à 30 %) de la corde (distance entre le bord d'attaque 41 et le bord de fuite 45 selon l'axe X des figures 3 à 5) de la pale 2, et la seconde partie d'extrémité 5 44 à partir d'environ 62 % de la corde de la pale 2 (57 % à 67 %) jusqu'au bord de fuite 45. La hauteur maximale, existant dans la partie courante 43, de la lèvre 40 peut être de 3 % à 5 % de la hauteur de la pale 2 (environ 3,5 %). Ainsi, une hauteur maximale de 7 mm pour une pale 2 de 200 mm de haut et 80mm de corde, peut être présente de 20 mm du bord d'attaque 41 à 30 mm du bord de fuite 45. Les hauteurs faibles ou nulles près des bords 10 d'attaque et de fuite aux parties d'extrémité 41 et 42 évitent d'affecter les performances aérodynamiques de l'aube, et les valeurs plus importantes au centre permettent de mieux résister aux efforts de cisaillement à l'endroit de l'assemblage. La lèvre 40 comprend aussi une épaisseur (selon l'axe Y perpendiculaire aux précédents) irrégulière entre une face intérieure 49 collée à la pale 2 et une face libre 46 exposée à l'extérieur : la face libre 46 15 comprend en effet une portion courbe 47, qui se raccorde à la face principale 19 de la plate- forme 1 par une jonction tangente à elle, et une autre portion supérieure 48, qui s'élève au-dessus de la portion courbe 47 ; cette portion supérieure 48 peut être droite et parallèle à la face intérieure 49, et donner donc une épaisseur constante, et une rigidité suffisante, à une région de sommet 50 de la lèvre 40. Cette épaisseur au sommet 50 peut être de 0,5 20 mm, ou inférieure. Le moulage de la plate-forme 1 comprenant la lèvre 40 est facilité par ces différentes dispositions. Le collage supplémentaire dont on est redevable avec l'invention correspond à la superficie de la face intérieure 49 et accroît substantiellement la résistance de l'assemblage aux efforts et notamment aux cisaillements. Dans une construction 25 concrète, un accroissement de 65 % de cette superficie de collage a été obtenu sans diminution réelle des performances aérodynamiques. Des débordements de colle 51 peuvent apparaître à la surface libre de la pale 2 au-dessus de la lèvre 40 (figure 4), ce qui n'est pas forcément désavantageux car le raccord de la lèvre 40 à la pale 2 peut alors être adouci, et la perturbation aérodynamique 30 diminuée à cet endroit. Pour obtenir le même effet, on peut pourvoir la pale 2 d'un 3057296 5 épaulement complémentaire de celui de l'extrémité de la lèvre 40, avec donc une dénivellation soudaine 52 sur la pale 2 (figure 5), qui permet de rétablir une surface extérieure continue entre la pale 2 et la lèvre 40; ou encore doter la lèvre 40 d'une épaisseur décroissant jusqu'à zéro (à section en pointe) à mesure qu'elle s'éloigne de la 5 plate-forme 19, en acceptant donc, contrairement aux modes de réalisation des figures 4 et 5, une rigidité faible de la région de sommet 50 de la lèvre 40. Il a été constaté que l'assemblage de l'aube par le procédé classique restait parfaitement possible malgré la friction procurée par la lèvre 40. REVENDICATIONS1. Aube comprenant une plate-forme (1) et une pale (2) assemblées l'une à l'autre, une extrémité (8) de la pale pénétrant dans une empreinte (7) de la plate-forme et y étant collée, la pale s'étendant hors de la plate-forme en saillant d'une face principale (19) de la plate-forme (1), caractérisée en ce que la plate-forme comprend, en saillie sur la face principale (19), au moins une lèvre (40) contiguë à la pale et fixée à une face de la pale (2). 2. Aube selon la revendication 1, caractérisée en ce que la lèvre comporte une hauteur de saillie variable progressivement entre une valeur nulle à une première partie d'extrémité (42) proche d'un bord (41) de la pale, une valeur maximale à une partie courante (43) de la lèvre, et une valeur nulle à une seconde partie d'extrémité (44) proche d'un bord opposé (45) de la pale. 3. Aube selon la revendication 2, caractérisée en ce que la partie courante (43) est reliée à la première partie d'extrémité (41) et à la seconde partie d'extrémité (44) par des zones de jonction, la première s'étendant jusqu'entre 20 % et 30 %, et la seconde s'étendant à partir d'entre 57 % et 67 % de corde entre ledit bord et ledit bord opposé. 4. Aube selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que la hauteur maximale est constante dans la partie centrale (43). 5. Aube selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que la hauteur maximale est comprise entre 3,5 % et 5 % de hauteur de la pale. 6. Aube selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la lèvre comporte une face libre (46) se raccordant à la plate-forme (19) par une portion courbe (47) et tangente à la face principale (19) de la plate-forme. 7. Aube selon la revendication 6, caractérisée en ce que la face libre (46) a une portion adjacente à la pale (48) jointe à ladite portion courbe (47) et opposée à une face intérieure (49) de la lèvre, qui est contiguë à la pale. 8. Aube selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la lèvre a une épaisseur non nulle à un sommet (50) contigu à la pale et éloigné de la face principale (19) de la plate-forme, et la face de la pale a une dénivellation (52) 3057296 7 contiguë audit sommet (50), la face de la pale et la face extérieure de la lèvre étant en prolongement. 9. Aube selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'elle est une aube fixe de turbomachine. 5 10. Aube selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle appartient à une soufflante de la turbomachine.