Brevet FR3057295A1 — publié le 20180413

AUBE COMPRENANT UNE PLATE-FORME ET UNE PALE ASSEMBLEES 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. L'assemblage 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. 3057295 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 pour des raisons de gain de masse, la superficie de collage au bord de la seconde extrémité 8 étant alors réduite, ce 5 qui peut rendre la résistance de l'aube aux 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 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 empreinte de la plate-forme et y étant fixée, la plate-forme comprenant une première face principale et une seconde face principale opposées dans une direction d'épaisseur de la plate-forme, l'extrémité ayant des sections s'amenuisant vers la seconde 15 face principale dans la direction d'épaisseur, caractérisée en ce qu'une partie au moins de l'empreinte est fermée vers la seconde face principale par une paroi de fond de la plate-forme, et une face terminale de l'extrémité est fixée à la paroi de fond. La surface d'assemblage entre la plate-forme et la pale est accrue grâce à l'existence de la paroi de fond, sur laquelle l'extrémité de la pale s'appuie. Dans une 20 réalisation préférée de l'invention, le mouvement d'introduction de la pale dans le sens de la hauteur de pale à travers l'empreinte est remplacé par un mouvement latéral : l'empreinte comporte alors une ouverture latérale à une face périphérique de la plate-forme, par laquelle l'extrémité peut être introduite dans l'empreinte, dans une direction longitudinale de l'empreinte perpendiculaire à la direction d'épaisseur ; on 25 procède en faisant glisser l'extrémité de pale dans l'empreinte, à partir de l'ouverture latérale et dans la direction longitudinale de l'empreinte, sans que la partie principale de la pale traverse l'empreinte. La paroi de fond peut s'étendre éventuellement devant toute la section de l'empreinte, mais il sera en général suffisant qu'elle s'étende sur une partie seulement 3057295 3 de celle-ci, par exemple à la partie la plus distante de l'ouverture latérale, le reste de l'empreinte étant alors encore évidé à travers la plate-forme. Dans diverses réalisations préférées de l'invention, qui permettent soit une fabrication plus facile de la pale et de la plate-forme, soit un assemblage meilleur 5 entre elles, l'une ou l'autre des dispositions suivantes, ou plusieurs d'entre elles, peut être adoptée : la direction longitudinale de l'empreinte est sensiblement en arc de cercle ; l'empreinte a une largeur (perpendiculairement à la direction d'épaisseur) s'amenuisant à partir de l'ouverture latérale ; la face terminale de l'extrémité de la plate-forme comporte deux portions, pouvant être planes, faisant un angle saillant, dont l'une est adjacente à 10 ladite face de contact de la paroi de fond ; la face terminale de l'extrémité de la plate-forme comporte une butée, correspondant à une variation soudaine de niveau, contre une face de bout de la paroi de fond, ladite face de bout étant dirigée vers l'ouverture latérale de l'empreinte. Dans un mode particulier de réalisation, la face terminale de l'extrémité 15 de la plate-forme comporte une dénivellation, devant une face de bord de la paroi de fond, ladite face de bord étant dirigée vers l'ouverture latérale de l'empreinte, et la face terminale possède, entre la face de bord et l'ouverture latérale, une portion prolongeant la face de fond de la plate-forme. Une mention particulière doit être faite de la possibilité d'ajouter un 20 pion d'arrêt de glissement de l'extrémité de la pale dans l'empreinte, le pion s'étendant à travers un perçage de la paroi de fond et dans un trou de l'extrémité de la pale ; il est maintenu en place par le collage ou plus généralement la fixation une fois que l'aube a été assemblée. L'aube peut être par exemple une aube fixe (OGV, ou Outlet Guide 25 Vane) de turbomachine, en matière composite, et notamment une aube de soufflante. L'invention sera maintenant décrite en détail à l'aide des figures suivantes, qui en représente une réalisation particulière, non exclusive d'autres : - les figures 1 et 2, déjà décrites, représentent une aube composite connue et son procédé d'assemblage ; 3057295 5 où : 4 plate-forme ; - et les figures suivantes 3 à 8 illustrent une réalisation de l'invention, enlevée ; - la figure 3 est une vue de l'aube en regardant vers la face de fond de la - la figure 4 est une vue analogue mais avec une moitié de plate-forme La figure 5 est un agrandissement de la figure 3, mais qui illustre toute l'extrémité de la pale ; - la figure 6 représente la pale seule, vue de l'emplacement de la plate- 10 forme ; - la figure 7 représente l'assemblage vu de côté ; - et la figure 8 représente l'assemblage vu depuis la plate-forme interne. L'aube de l'invention consiste principalement, à nouveau, en une plate-forme et une pale, ici 11 et 12, assemblées entre elles, et l'assemblage s'effectue encore 15 par l'insertion avec contact et collage d'une extrémité, ici 13, de la pale 12 dans une empreinte, ici 14, de la plate-forme 11. L'empreinte 14 est délimitée par deux faces latérales 16 et 17 en arcs de cercle approximativement parallèles mais se rapprochant légèrement l'une de l'autre à partir d'une ouverture latérale 20 décrite ci-dessous, et comporte une ligne médiane 15 20 également en arc de cercle dans une direction d'allongement de l'empreinte 14. Les faces latérales 16 et 17 sont des flancs en contre-dépouille d'une face principale ou face de fond 18 de la plate-forme 11 à une autre face principale opposée à la précédente dans la direction d'épaisseur de la plate-forme 11 ou face extérieure 19, à partir de laquelle la pale 12 s'élève, ce qui signifie que la section de l'empreinte 14 s'amenuise vers cette face 25 extérieure 19. L'empreinte 14 s'étend, dans une direction longitudinale qui correspond à une extension principale, jusqu'à l'ouverture latérale 20 d'un côté, qui est établie sur la face périphérique de la plate-forme 11. La largeur de l'empreinte 14 perpendiculairement à cette direction longitudinale et à la direction d'épaisseur est sensiblement constante sur 3057295 5 la plus grande partie de sa longueur, à partir de l'ouverture latérale 20, jusqu'à une portion d'extrémité opposée où cette largeur est progressivement décroissante. La plate-forme 11 comprend une paroi de fond 21 qui ferme l'empreinte 14 du côté de la face de fond 18, éventuellement sur une partie seulement de la longueur 5 de l'empreinte 14, correspondant de préférence à ladite extrémité opposée à l'ouverture latérale 20; si ce dernier détail est adopté, ce qui est le cas dans la réalisation représentée, le reste de l'empreinte 14, plus proche de l'ouverture latérale 20, reste évidé, et l'extrémité 13 de la pale 12 reste apparente en regardant la face de fond 18. La paroi de fond 21 délimite donc un fond de l'empreinte 14, qui peut présenter une portion 10 en pente 22, qui est inclinée, dans la direction d'épaisseur de la plate-forme 11, vers la face principale 19 en s'éloignant de l'ouverture latérale 20 (figure 7). L'étendue de la paroi de fond 21 est choisie pour concilier au mieux la superficie de collage supplémentaire et l'alourdissement qu'elle apporte. L'extrémité 13 de la pale 12 a une forme complémentaire à celle de 15 l'empreinte 14 et est donc en contact collé avec la plate-forme 11 en occupant l'empreinte 14 à l'état assemblé. Elle comporte notamment des faces latérales en arc de cercle et en dépouille, ce qui signifie que les sections de l'extrémité 13 s'amenuisent (par une diminution d'épaisseur de pale) vers le reste de la pale 12 et une face terminale 25 de l'empreinte 14. La face terminale 25 est dirigée vers la paroi de fond 21 de la plate-forme 20 11 et comprend d'avant en arrière une portion en pente 26, butant contre la portion en pente 22 de la paroi de fond 21, une portion médiane 27 faisant un angle saillant avec la précédente et en contact glissant avec l'arrière de la paroi de fond 21, et une portion arrière 28, s'étendant entre l'extrémité de la paroi de fond 21 et l'ouverture latérale 20, à l'endroit de la partie évidée de l'empreinte 14, prolongeant la face de fond 18 de celle-ci, 25 et séparée de la portion médiane 27 par un redan 29 de dénivellation. La dénivellation 29 se trouve devant une face de bord 30, dirigée vers l'ouverture latérale 20 de l'empreinte 14, de la paroi de fond 21. Les surfaces devant entrer en contact ont été enduites de colle, qui assure la permanence de l'assemblage en séchant. Ainsi qu'on l'a mentionné, le mouvement classique d'assemblage de l'aube, en introduisant la pale à travers une empreinte complètement évidée, est 3057295 6 abandonné au profit d'un mouvement d'assemblage dans lequel l'extrémité 23 de la pale 12 est introduite par un mouvement de glissière dans l'empreinte 14 à partir de l'ouverture latérale 20 et dans la direction longitudinale de l'empreinte définie de la ligne médiane 15. Le mouvement est poursuivi jusqu'à une butée imposée par, dans cette 5 réalisation, les portions en pente 22 et 26 de la paroi de fond 21 et de l'extrémité 13. Les surfaces de contact entre la plate-forme 11 et l'extrémité 13 qui participent au collage comprennent, comme précédemment, les faces latérales présentant une inclinaison de dépouille ou contre-dépouille de l'extrémité 13 et de l'empreinte 14, et qui assurent un coincement par un ajustement de formes 10 complémentaires à peu près coniques ; mais aussi par au moins une partie de la surface de la paroi de fond 21 et de la face terminale 25, dont la superficie en contact de butée entre les portions en pente 22 et 26. L'encapsulation de l'extrémité 13 réalisée en ajoutant la paroi de fond 21 se traduit donc par un accroissement, pouvant être important, de la superficie de 15 collage et par une résistance meilleure en conséquence de l'assemblage. La résistance de l'assemblage en est sensiblement accrue, notamment aux efforts de cisaillement. Une autre conséquence est qu'on dispose d'une liberté de conception plus grande pour l'empreinte 14, qui n'a plus besoin d'être assez large pour laisser passer la pale 12. La paroi de fond 21 peut s'étendre théoriquement sur une proportion 20 quelconque de la longueur de l'empreinte 14, mais une extension partielle suffit à donner de bons résultats, en augmentant la superficie collée de 80 % par exemple par rapport à une conception ordinaire. L'assemblage peut être maintenu, en plus du blocage, par un pion 31 logé à travers un perçage 32 établi à travers la paroi de fond 21 et un creux en 25 prolongement, creusant la surface de la partie médiane 27. REVENDICATIONS1. Aube comprenant une plate-forme (11) et une pale (12) assemblées l'une à l'autre, une extrémité (13) de la pale (12) pénétrant dans une empreinte (14) de la plate-forme (11) et y étant fixée, la plate-forme comprenant une première face principale (18) et une seconde face principale (19) opposées dans une direction d'épaisseur de la plate-forme, (11), la pale (12) saillant de la plate-forme du côté de la seconde face principale (19), l'extrémité (13) et ayant des sections s'amenuisant vers la seconde face principale (19) dans la direction d'épaisseur, caractérisée en ce qu'une partie au moins de l'empreinte (14) est fermée vers la seconde face principale (18) par une paroi de fond (21) de la plate-forme, et une face terminale (25) de l'extrémité (13) est fixée à la paroi de fond. 2. Aube selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'empreinte (14) comporte une ouverture latérale (20) à une face périphérique de la plate-forme (11), par laquelle l'extrémité peut être introduite dans l'empreinte, dans une direction longitudinale de l'empreinte (14) perpendiculaire à la direction d'épaisseur. 3. Aube selon la revendication 2, caractérisée en ce que la paroi de fond (21) s'étend seulement à une partie de l'empreinte (14) éloignée de l'ouverture latérale. 4. Aube selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisée en ce que la direction longitudinale de l'empreinte est sensiblement en arc de cercle. 5. Aube selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que l'extrémité de l'empreinte a une largeur perpendiculaire à la direction d'épaisseur, s'amenuisant à partir de l'ouverture latérale (20) dans la direction longitudinale. 6. Aube selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que la paroi de fond (21) comporte une portion de contact (22) avec l'extrémité (13) inclinée dans la direction d'épaisseur de la plate-forme dans une direction longitudinale de l'empreinte. 3057295 8 7. Aube selon la revendication 6, caractérisée en ce que la face terminale de l'extrémité de la plate-forme comporte deux portions planes (27, 28), faisant un angle saillant, dont l'une est adjacente à ladite face de contact de la paroi de fond. 8. Aube selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisée en 5 ce que la face terminale (25) de l'extrémité de la plate-forme comporte une dénivellation (29), devant une face de bord (30) de la paroi de fond (21), ladite face de bord (30) étant dirigée vers l'ouverture latérale (20) de l'empreinte, et la face terminale (25) possède, entre la face de bord (30) et l'ouverture latérale (20), une portion (28) prolongeant la face de fond (18) de la plate-forme. 10 9. Aube selon l'une quelconque des revendications 2 à 8 caractérisée en ce qu'elle comprend un pion d'arrêt (31) de glissement de l'extrémité de la pale dans l'empreinte, le pion s'étendant à travers un perçage de la paroi de fond et dans un trou de l'extrémité de la pale. 10. Aube selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée 15 en ce qu'elle est une aube, en matière composite, de turbomachine. 11. Aube selon la revendication 10, caractérisée en ce que l'aube est une aube fixe de soufflante.