Brevet FR3137715A1 — publié le 20240112

L'invention porte sur un module (10) pour un banc d’essai de turbomachine d’aéronef comportant: - un moyeu (11) comprenant deux éléments annulaires (13.1, 13.2) coaxiaux fixés l’un à l’autre et définissant entre eux au moins un logement de pied d'aube (15), - au moins une aube munie d'un pied d'aube (19) disposé à l'intérieur du logement de pied d'aube (15), - ledit module (10) comporte un système de verrouillage (21) en position de l'aube (12) comprenant un levier de serrage (24) configurée de telle façon qu'un serrage de l'organe de fixation (30) entraîne un pivotement du levier de serrage (24) autour de la première portion d'extrémité (27.1) en appui contre un fond de la cavité (28), de sorte que la portion centrale (26) du levier de serrage (24) vient serrer le pied d'aube (19) contre le moyeu (11) pour immobiliser l'aube dans une position angulaire souhaitée. Figure 4a SYSTÈME DE VERROUILLAGE D'UNE AUBE D'UN MODULE DE SOUFFLANTE PAR LEVIER DE SERRAGE La présente invention porte sur un système de verrouillage d'une aube d'un module de soufflante par levier de serrage. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, avec un module rotor de soufflante. De façon connue en soi, une soufflante de turbomachine comprime l’air qui pénètre dans le moteur. Une grande partie de cet air constitue le flux secondaire, et l’autre partie constitue le flux primaire. Ce dernier passe par un compresseur basse pression solidaire de la soufflante, par un compresseur haute pression, par la chambre de combustion, par la turbine haute pression et, pour finir, par la turbine basse pression avant d’être éjecté. La montre une machine de test 1 pour un banc d'essai comportant d'amont en aval, une veine d'écoulement amont 2, une soufflante 3 ayant un module rotor 4 à aubage mobile et un module redresseur 5 à aubage fixe, ainsi qu'une veine d'écoulement aval 6. Le module rotor 4 procure une accélération aux particules d'air, en les déviant par rapport à l’axe X du moteur. Le module redresseur 5 ralentit les particules d'air et transforme une partie de leur vitesse en pression. Le module redresseur 5 ramène l’écoulement de l’air, accéléré par le module rotor 4, dans l’axe X du moteur. Lors d'une campagne d'essais, il est important de pouvoir assurer un montage et un démontage rapide d'une aube ainsi qu'une modification de son calage angulaire pour la recherche d'un réglage optimum de la turbomachine. Ces opérations doivent pouvoir être effectuées le plus rapidement possible sans avoir à démonter la machine qui est complètement instrumentée. Les documents FR2992347 et FR2003206 décrivent des moyeux munis d'aubes à calage variable destinés à être utilisés dans une turbomachine propulsant un aéronef. Toutefois, les dispositifs existants ne sont pas entièrement satisfaisants dans la mesure où, en plus d'être complexes, ils ne permettent pas de garantir une tenue mécanique optimale des pièces et de l’assemblage à tous les régimes de fonctionnement de la turbomachine. L'invention vise à remédier efficacement aux inconvénients précités en proposant un module pour un banc d’essai de turbomachine d’aéronef comportant: - un moyeu comprenant deux éléments annulaires coaxiaux fixés l’un à l’autre et définissant entre eux au moins un logement de pied d'aube, - au moins une aube munie d'un pied d'aube disposé à l'intérieur du logement de pied d'aube, - ledit module comporte un système de verrouillage en position de l'aube comprenant: - un levier de serrage comportant: une portion centrale destinée à venir en appui contre une face d'extrémité du pied d'aube, une première portion d'extrémité destinée à être insérée à l'intérieur d'une cavité réalisée dans un des éléments annulaires, et une deuxième portion d'extrémité munie d'un trou de passage d'un organe de fixation inséré à l'intérieur d'une ouverture traversante réalisée dans l'autre élément annulaire, ledit organe de fixation étant destiné à coopérer avec un écrou de serrage, - de telle façon qu'un serrage de l'organe de fixation entraîne un pivotement du levier de serrage autour de la première portion d'extrémité en appui contre un fond de la cavité, de sorte que la portion centrale du levier de serrage vient serrer le pied d'aube contre le moyeu pour immobiliser l'aube dans une position angulaire souhaitée. L'invention permet ainsi de modifier aisément le calage angulaire de l'aube pendant l’essai sans avoir à démonter la machine de test. L'invention respecte également le profil aérodynamique de la veine quelle que soit la position de l’aube, les vibrations, ou ses déplacements internes dus à des phénomènes de pompage ou de flux transitoires lors d'un changement de calage. En cas de casse d'une aube, l'invention permet en outre de faciliter un démontage in situ. L'invention présente également l'avantage d'être une solution simple à implémenter contenant un minimum de pièces. Selon une réalisation de l'invention, l'écrou de serrage est lié en rotation avec le levier de serrage. Selon une réalisation de l'invention, l'écrou de serrage est disposé à l'intérieur d'une encoche réalisée dans le levier de serrage, l'écrou de serrage et l'encoche étant configurés de façon à empêcher une rotation de l'écrou de serrage à l'intérieur de l'encoche lors d'une rotation d'un organe de fixation correspondant. Selon une réalisation de l'invention, l'écrou de serrage présente deux méplats qui sont chacun en appui contre une face latérale correspondante de l'encoche. Selon une réalisation de l'invention, l'organe de fixation est bloqué en translation à l'intérieur de l'ouverture traversante. Selon une réalisation de l'invention, un organe de blocage est inséré à l'intérieur d'un trou traversant réalisé dans le moyeu de façon à déboucher à l'intérieur d'une gorge réalisée dans l'organe de fixation. Selon une réalisation de l'invention, l'organe de blocage s'étend perpendiculairement par rapport à l'organe de fixation. Selon une réalisation de l'invention, l'organe de fixation est une vis munie d'une tête disposée à l'intérieur de l'ouverture traversante, de sorte qu'une face externe de la tête affleure avec une face externe du moyeu. Selon une réalisation de l'invention, une paroi de retenue réalisée dans le logement de pied d'aube est insérée à l'intérieur d'une gorge circonférentielle réalisée dans le pied d'aube. Selon une réalisation de l'invention, ledit module est constitué par un module rotor de soufflante. La présente invention sera mieux comprise et d’autres caractéristiques et avantages apparaîtront encore à la lecture de la description détaillée qui suit comprenant des modes de réalisation donnés à titre illustratif en référence avec les figures annexées, présentées à titre d’exemples non limitatifs, qui pourront servir à compléter la compréhension de la présente invention et l’exposé de sa réalisation et, le cas échéant, contribuer à sa définition, sur lesquelles: La , déjà décrite, est une vue schématique en coupe longitudinale d'une machine de test avec laquelle est mise en œuvre l'invention; La est une vue en perspective d'un module de soufflante pour un banc d’essai de turbomachine d’aéronef selon la présente invention; La est une vue en perspective éclatée d'un moyeu de module de soufflante muni d'un système selon l'invention de verrouillage en position d'une aube; Les figures 4a et 4b sont des vues en coupe du système selon l'invention de verrouillage en position d'une aube respectivement dans un état verrouillé et dans un état déverrouillé; La est une vue de dessus d'un dispositif de blocage en rotation d'un écrou de serrage d'un système de verrouillage en position d'une aube selon la présente invention; La est une vue en perspective et en coupe d'un dispositif d'arrêt en translation d'une vis de fixation destinée à coopérer avec un écrou de serrage d'un système selon l'invention de verrouillage en position d'une aube. Il est à noter que, sur les figures, les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents modes de réalisation présentent les mêmes références. Ainsi, sauf mention contraire, de tels éléments disposent de propriétés structurelles, dimensionnelles et matérielles identiques. La montre un module de soufflante 10 pour un banc d’essai de turbomachine d’aéronef comportant un moyeu annulaire 11 ayant un axe X1 et une pluralité d'aubes 12. Le module de soufflante 10 est un module rotor. En variante, le module de soufflante 10 pourra être un module redresseur. Le moyeu 11 comporte deux éléments annulaires 13.1, 13.2 coaxiaux fixés l’un à l’autre et définissant entre eux des logements 15 de réception de pieds d'aubes 19. On distingue, par référence à un sens de circulation d'un flux d'air généré par la soufflante en fonctionnement, un élément annulaire amont 13.1 et un élément annulaire aval 13.2. Ainsi, une portion d'un logement 15 est délimitée par l'élément annulaire amont 13.1 et une portion complémentaire du logement 15 est délimitée par l'élément annulaire aval 13.2. En variante, le moyeu annulaire 11 pourra être un moyeu monobloc formé d'un seul élément annulaire. Un logement de pied d'aube 15 comporte une paroi de retenue 16, tel que montré sur les figures 3, 4a, et 4b. La paroi de retenue 16 en forme de collerette est issue d'une face interne du logement 15 et s'étend radialement depuis la face interne du logement 15 vers le centre du logement 15. La paroi de retenue 16 est réalisée en partie dans une portion du logement 15 de l’élément annulaire amont 13.1 et en partie dans une portion du logement 15 de l’élément annulaire aval 13.2. Les aubes 12 s'étendent suivant leur axe Y radialement vers l'extérieur du moyeu 11. Les aubes 12 sont réparties angulairement de façon régulière suivant une circonférence du moyeu 11. Chaque aube 12 est munie d'un pied d'aube 19 de forme globalement cylindrique destiné à être disposé à l'intérieur du logement de pied d'aube 15 de forme correspondante. La paroi de retenue 16 réalisée dans le logement de pied d'aube 15 est insérée à l'intérieur d'une gorge circonférentielle 20 réalisée dans le pied d'aube 19 pour assurer un maintien radial du pied d'aube 19. Comme on peut le voir sur les figures 3, 4a, et 4b, un système de verrouillage 21 en position de l'aube 12 permet, dans un état déverrouillé, d'autoriser une rotation du pied d'aube 19 à l'intérieur d'un logement 15 correspondant autour de l'axe Y de façon à sélectionner une position angulaire souhaitée de l'aube 12 pour un essai et dans un état verrouillé d'immobiliser l'aube 12 à l'intérieur du logement 15 dans la position angulaire souhaitée. A cet effet, comme cela est illustré par la , le système de verrouillage 21 comporte un levier de serrage 24 muni d'une portion centrale 26 destinée à venir en appui contre une face d'extrémité 22 du pied d'aube 19. La portion centrale 26 présente une forme annulaire. La face d'extrémité du pied d'aube 19 est une face d'extrémité radiale par rapport à l'axe X1 du moyeu 11. En position verrouillée, le levier de serrage 24 s'étend suivant un plan sensiblement normal par rapport à l'axe Y de l'aube 12. Le levier de serrage 24 comporte également une première portion d'extrémité 27.1 destinée à être insérée à l'intérieur d'une cavité 28 réalisée dans l'élément annulaire aval 13.2. La cavité 28 est réalisée dans une face interne de la portion du logement 15 de l'élément annulaire aval 13.2. La cavité 28 débouche axialement à l'intérieur du logement 15. Le levier de serrage 24 comporte une deuxième portion d'extrémité 27.2 munie d'un trou de passage 25 d'un organe de fixation 30. L'organe de fixation 30 est inséré à l'intérieur d'une ouverture traversante 31 réalisée dans l'élément annulaire amont 13.1. L'organe de fixation 30 est destiné à coopérer avec un écrou de serrage 41. La première portion d'extrémité 27.1 et la deuxième portion d'extrémité 27.2 sont disposées de part et d'autre de la portion centrale 26. La première portion d'extrémité 27.1 et la deuxième portion d'extrémité 27.2 s'étendent en saillie vers l'extérieur de la portion centrale 26. En variante, la structure pourra être inversée, c’est-à-dire que la cavité 28 est réalisée dans une face interne de la portion du logement de l'élément annulaire amont 13.1 et l'organe de fixation 30 est disposé à l'intérieur d'une ouverture traversante 31 réalisée dans l'élément annulaire aval 13.2. L'organe de fixation 30 est bloqué en translation à l'intérieur de l'ouverture traversante 31 réalisée le moyeu 11. L'ouverture traversante 31 présente un axe d'orientation radiale par rapport à l'axe X1 du moyeu 11. De préférence, l'organe de fixation 30 est une vis munie d'une tête 32 disposée à l'intérieur de l'ouverture traversante 31, de sorte qu'une face externe de la tête 32 affleure avec une face externe du moyeu 11. On garantit ainsi un profil de veine optimum du fait de la continuité de la surface entre la tête de vis 32 et le pied d'aube 19. Cela évite toute interférence avec le flux aérodynamique de la veine. En variante, l'organe de fixation 30 pourra prendre la forme d'un rivet ou d'un goujon. Comme on peut le voir sur la , afin d'assurer un blocage en translation de l'organe de fixation 30, un organe de blocage 34, tel qu'une vis ou une goupille, est inséré à l'intérieur d'un trou traversante 35 réalisé dans le moyeu 11 de façon à déboucher à l'intérieur d'une gorge 38 d'une vis de fixation 30. La gorge 38 s'étend entre la tête 32 de la vis de fixation 30 et une portion de butée 39. L'organe de blocage 34 s'étend perpendiculairement par rapport à l'organe fixation 30. Comme on peut le voir sur les figures 4a et 4b, l'organe de fixation 30 est inséré à l’intérieur d’un trou de passage 25 de façon à coopérer avec un écrou de serrage 41 correspondant lié en rotation avec le levier de serrage 24. L'écrou de serrage 41 comporte une ouverture taraudée munie d'un filet rapporté auto-freiné coopérant avec le filetage d'un organe de fixation 30 correspondant. Comme on peut le voir sur la , l'écrou de serrage 41 est disposé à l'intérieur d'une encoche 42 réalisée dans la deuxième portion d'extrémité 27.2 du levier de serrage 24. L'écrou de serrage 41 et l'encoche 42 sont configurés de façon à empêcher une rotation de l'écrou de serrage 41 à l'intérieur de l'encoche 42 lors d'une rotation d'une vis de fixation 30 correspondante. A cet effet, l'écrou de serrage 41 présente deux méplats 43 qui sont chacun en appui contre une face latérale correspondante de l'encoche 42. On décrit ci-après, en référence au et 4b, le fonctionnement du système de verrouillage 21. Le levier de serrage 24 est maintenu à l'état déverrouillé par l'organe de fixation 30 et l'écrou de serrage 41. Comme cela est illustré par la , une fois le calage angulaire de l'aube 12 choisi, un serrage de l'organe de fixation 30 par rotation suivant la flèche F1 à l'aide d'un outil entraîne, du fait d'un déplacement vers le haut de l'écrou de serrage 41 (c’est-à-dire en direction du pied d'aube 19), un pivotement suivant la flèche F2 du levier de serrage 24 autour de la première portion d'extrémité 27.1 en appui contre un fond de la cavité 28. La portion centrale 26 du levier de serrage 24 se rapproche du pied d'aube 19 jusqu'à venir serrer le pied d'aube 19 contre le moyeu 11 pour immobiliser l'aube 12 dans une position angulaire souhaitée. En l'occurrence, l'extrémité du pied d'aube 19 est alors maintenue serrée entre la portion centrale 26 du levier de serrage 24 et la paroi de retenue 16. Le levier de serrage 24 est apte à pivoter autour d'un axe de pivotement X2 situé à l'endroit d'une zone d'appui entre la première portion d'extrémité 27.1 et le fond de la cavité 28. L'axe de pivotement X2 s'étend suivant une direction sensiblement ortho-radiale par rapport à l'axe X1 du moyeu 11. Avantageusement, la face d'extrémité 22 du pied d'aube 19 présente une forme arrondie suivant un rayon de courbure et le levier de serrage 24 présente une face de contact avec le pied d'aube 19 de forme tronconique, de sorte que l'appui entre le levier de serrage 24 et le pied d'aube 19 est un appui linéaire. Afin de modifier la position angulaire d'une aube 12, on effectue un léger desserrage du levier de serrage 24. A cet effet, comme cela est illustré par la , l'organe de fixation 30 est desserré à l'aide d'un outil suivant la flèche F3 ayant un sens de rotation opposé à celui de la flèche F1. Du fait d'un déplacement vers le bas de l'écrou de serrage 41, c’est-à-dire dans une direction opposée à celle du pied d'aube 19, cela entraîne un pivotement du levier de serrage 24 suivant la flèche F4 autour de la première portion d'extrémité 27.1 en appui contre un fond de la cavité 28. La portion centrale 26 du levier de serrage 24 s'éloigne alors du pied d'aube 19. L'aube 12 est alors libre en rotation. Il est ainsi possible de tourner l'aube 12 autour de l'axe Y suivant la flèche F5. On modifie ainsi l’orientation des aubes 12 suivant l'angle souhaité. Une fois la position angulaire de l'aube 12 choisie, on resserre le levier de serrage 24, comme expliqué ci-dessus. Les opérations de manipulation de l'aube 12 et de serrage ou de desserrage des vis de fixation 30 pourront être effectuées par un opérateur humain ou un robot. L'invention permet ainsi d'effectuer une modification rapide du calage des aubes 12 entre deux essais. En outre, en cas de casse d’une aube 12, le démontage peut être effectué in situ, ce qui constitue un gain de temps important. Bien entendu, les différentes caractéristiques, variantes et/ou formes de réalisation de la présente invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. En outre, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment et fournis uniquement à titre d'exemple. Elle englobe diverses modifications, formes alternatives et autres variantes que pourra envisager l'homme du métier dans le cadre de la présente invention et notamment toutes combinaisons des différents modes de fonctionnement décrits précédemment, pouvant être pris séparément ou en association. Module (10) pour un banc d’essai de turbomachine d’aéronef comportant: - un moyeu (11) comprenant deux éléments annulaires (13.1, 13.2) coaxiaux fixés l’un à l’autre et définissant entre eux au moins un logement de pied d'aube (15), - au moins une aube (12) munie d'un pied d'aube (19) disposé à l'intérieur du logement de pied d'aube (15), caractérisé en ce que ledit module (10) comporte un système de verrouillage (21) en position de l'aube (12) comprenant: - un levier de serrage (24) comportant: une portion centrale (26) destinée à venir en appui contre une face d'extrémité (22) du pied d'aube (19), une première portion d'extrémité (27.1) destinée à être insérée à l'intérieur d'une cavité (28) réalisée dans un des éléments annulaires (13.1, 13.2), et une deuxième portion d'extrémité (27.2) munie d'un trou de passage (25) d'un organe de fixation (30) inséré à l'intérieur d'une ouverture traversante réalisée dans l'autre élément annulaire (13.1, 13.2), ledit organe de fixation (30) étant destiné à coopérer avec un écrou de serrage (41), - de telle façon qu'un serrage de l'organe de fixation (30) entraîne un pivotement du levier de serrage (24) autour de la première portion d'extrémité (27.1) en appui contre un fond de la cavité (28), de sorte que la portion centrale (26) du levier de serrage (24) vient serrer le pied d'aube (19) contre le moyeu (11) pour immobiliser l'aube (12) dans une position angulaire souhaitée. Module selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'écrou de serrage (41) est lié en rotation avec le levier de serrage (24). Module selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'écrou de serrage (41) est disposé à l'intérieur d'une encoche (42) réalisée dans le levier de serrage (24), l'écrou de serrage (41) et l'encoche (42) étant configurés de façon à empêcher une rotation de l'écrou de serrage (41) à l'intérieur de l'encoche (42) lors d'une rotation d'un organe de fixation (30) correspondant. Module selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'écrou de serrage (41) présente deux méplats (43) qui sont chacun en appui contre une face latérale correspondante de l'encoche (42). Module selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'organe de fixation est bloqué en translation à l'intérieur de l'ouverture traversante (31). Module selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'un organe de blocage (34) est inséré à l'intérieur d'un trou traversant (35) réalisé dans le moyeu (11) de façon à déboucher à l'intérieur d'une gorge (38) réalisée dans l'organe de fixation (30). Module selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'organe de blocage (34) s'étend perpendiculairement par rapport à l'organe de fixation (30). Module selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'organe de fixation (30) est une vis munie d'une tête (32) disposée à l'intérieur de l'ouverture traversante (31), de sorte qu'une face externe de la tête (32) affleure avec une face externe du moyeu (11). Module selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'une paroi de retenue (16) réalisée dans le logement de pied d'aube (15) est insérée à l'intérieur d'une gorge circonférentielle (20) réalisée dans le pied d'aube (19). Module selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il est constitué par un module rotor de soufflante.