Brevet FR3155025A1 — publié le 20250509

La présente invention porte sur un module (4) pour un banc d’essai de turbomachine d’aéronef comportant un système de verrouillage (21) en position de l'aube (12) comportant: - au moins une butée de pivot (23), et - au moins deux brides de pivot (24) disposées de part et d'autre de la butée de pivot (23), et - au moins deux organes de serrage (27) traversant un des éléments annulaires (15.2) et insérés chacun à l'intérieur d'un trou de serrage réalisé dans une bride de pivot (24) pour assurer un serrage du pivot d'aube (13) entre, d'une part, l'ensemble formé par une butée de pivot (23) et les deux brides de pivot (24) et, d'autre part, ledit élément annulaire (15.2) recevant les organes de serrage (27) de façon à immobiliser l'aube (12) dans une position angulaire souhaitée. Figure 3 SYSTÈME DE VERROUILLAGE D'AUBE D'UN MODULE DE SOUFFLANTE La présente invention porte sur un système de verrouillage d'aube d'un module de soufflante. 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 présente invention porte sur une machine de test pour un banc d’essai, en particulier une soufflante d’un démonstrateur aérodynamique qui ne possède qu’un seul flux d’air et qui ne possède pas de compresseur basse pression, ni de compresseur haute pression ou de chambre de combustion. La machine de test vise à tester différentes pièces de la turbomachine et à optimiser les réglages de fonctionnement de la turbomachine. La FIG. 1 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. Il existe donc le besoin de pouvoir effectuer ces opérations le plus rapidement possible afin de limiter le temps d'arrêt de la machine de test durant une campagne d'essais. Ces opérations doivent également pouvoir être effectuées sans avoir à démonter la machine de test qui est complètement instrumentée. L'invention vise à combler efficacement les besoins précités en proposant un module pour un banc d’essai de turbomachine d’aéronef comportant: - un moyeu annulaire comprenant un élément annulaire amont et un élément annulaire aval coaxiaux fixés l’un à l’autre et définissant entre eux au moins un logement de pivot, - au moins une aube associée à un pivot d'aube destiné à être disposé à l'intérieur du logement de pivot, et - un système de verrouillage en position de l'aube comportant: - au moins une butée de pivot, et - au moins deux brides de pivot disposées de part et d'autre de la butée de pivot, les deux brides de pivot étant liées mécaniquement à la butée de pivot, et - au moins deux organes de serrage traversant un des éléments annulaires et insérés chacun à l'intérieur d'un trou de serrage réalisé dans une bride de pivot pour assurer un serrage du pivot d'aube entre, d'une part, l'ensemble formé par une butée de pivot et les deux brides de pivot et, d'autre part, ledit élément annulaire recevant les organes de serrage de façon à immobiliser l'aube dans une position angulaire souhaitée. L'invention permet ainsi de modifier aisément le calage angulaire de l'aube entre deux essais sans avoir à démonter la machine de test. L’invention permet de limiter au maximum les temps d’arrêt lors de l’essai. L’invention permet l’ajustement du calage de l’aube en restant dans un environnement contraint dimensionnellement. 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, chaque bride de pivot comporte deux trous de fixation destinés à recevoir des organes de fixation, de sorte qu'une bride de pivot assure une liaison mécanique entre deux butées de pivot consécutives. Selon une réalisation de l'invention, les organes de serrage sont constitués par des tirants de serrage insérés chacun à l'intérieur d'un trou traversant réalisé dans l'élément annulaire contre lequel est serré le pivot d'aube et un trou de serrage correspondant réalisé dans une bride de pivot ainsi que des écrous de serrage vissés chacun sur un tirant de serrage correspondant. Selon une réalisation de l'invention, ledit module comporte au moins deux fenêtres traversantes réalisées dans l'autre élément annulaire pour accéder aux écrous de serrage. Selon une réalisation de l'invention, une butée de pivot présente une face de contact ayant une forme complémentaire d'une portion du pivot d'aube contre lequel vient en appui ladite butée de pivot. Selon une réalisation de l'invention, une bride de pivot comporte une première face d'appui ayant une forme complémentaire d'une portion d'un premier pivot d'aube et une deuxième face d'appui ayant une forme complémentaire d'une portion d'un deuxième pivot d'aube adjacent au premier pivot d'aube. Selon une réalisation de l'invention, une portion d'une bride de pivot disposée entre la première face d'appui et la deuxième face d'appui comporte le trou de serrage. Selon une réalisation de l'invention, des tirants de montage du moyeu annulaire sont insérés chacun à l'intérieur d'un premier trou de montage traversant réalisé dans l'élément annulaire amont et d'un deuxième trou de montage traversant réalisé dans l'élément annulaire aval. Selon une réalisation de l'invention, une face externe du pivot d'aube affleure avec une face radialement externe du moyeu annulaire. 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, présentés 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: FIG. 1 La FIG. 1 , déjà décrite, est une vue schématique en coupe longitudinale d'une machine de test avec laquelle est mise en œuvre l'invention; FIG. 2 La FIG. 2 est une vue en perspective d'un module rotor pour un banc d’essai de turbomachine d’aéronef selon la présente invention; FIG. 3 La FIG. 3 est une vue en perspective éclatée d'un moyeu de module rotor et d'un système de verrouillage d'aube selon la présente invention; FIG. 4 La FIG. 4 est une vue en perspective partielle d'un système de verrouillage d'aube selon la présente invention; FIG. 5 La FIG. 5 est une vue en coupe axiale illustrant l'assemblage des éléments annulaires du moyeu ainsi que le montage d'une bride de pivot du système de verrouillage d'aube selon la présente invention; FIG. 6 La FIG. 6 est une vue en coupe transversale illustrant le serrage du système de verrouillage d'aube selon l'invention contre un pivot d'aube; FIG. 7 La FIG. 7 est une vue en coupe axiale du pivot d'aube illustrant les efforts appliqués par une butée de pivot du système de verrouillage d'aube selon l'invention contre un pivot d'aube; FIG. 8 La FIG. 8 est une vue de face partielle illustrant des fenêtres traversantes réalisées dans l'élément annulaire amont pour accéder à des organes de serrage du système de verrouillage d'aube selon l'invention. Il est à noter que les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents modes de réalisation présentent les mêmes références d'une figure à l'autre. Ainsi, sauf mention contraire, de tels éléments disposent de propriétés structurelles, dimensionnelles et matérielles identiques. La FIG. 2 montre un module rotor 4, notamment pour un banc d’essai de turbomachine d’aéronef, comportant un moyeu annulaire 11, dénommé également "disque fan" ayant un axe X1 et une pluralité d'aubes 12. Les aubes 12 s'étendent radialement vers l'extérieur du moyeu 11 suivant leur axe Y. Les aubes 12 sont réparties angulairement de façon régulière suivant une circonférence du moyeu annulaire 11. Une aube 12 est solidaire d'un pivot d'aube 13 correspondant d'axe X2. L'axe X2 peut être confondu avec l'axe Y de l'aube 12. A cet effet, une aube 12 comporte un pied d'aube inséré dans une rainure de forme complémentaire ménagée dans un pivot 13 correspondant. Les formes complémentaires du pied d'aube et de la rainure pourront notamment être des formes en queue d'aronde, de type marteau, ou en pied de sapin, ou toute autre forme adaptée à l'application. En variante, l'aube 12 vient de matière avec le pivot d'aube 13. Le moyeu annulaire 11 comprend deux éléments annulaires 15.1, 15.2 coaxiaux fixés l’un à l’autre et définissant entre eux des logements 16 de réception des pivots 13. On distingue, par référence à un sens de circulation du flux d'air généré par la soufflante en fonctionnement, un élément annulaire amont 15.1 et un élément annulaire aval 15.2. Ainsi, un logement de pivot 16 est délimité par une portion de l'élément annulaire amont 15.1 et une portion de l'élément annulaire aval 15.2. Comme on peut le voir sur la FIG. 7 , le logement de pivot 16 comporte une paroi annulaire 19 issue d'une périphérie interne dudit logement 16 contre laquelle vient en appui une collerette 20 du pivot d'aube 13. Avantageusement, une face externe du pivot d'aube 13 affleure avec une face radialement externe (par rapport à l'axe X1) du moyeu annulaire 11. On garantit ainsi un profil de veine optimum du fait de la continuité de la surface entre le pivot d'aube 13 et le moyeu annulaire 11. Cela évite toute interférence avec le flux aérodynamique de la veine. Comme on peut le voir sur les figures 3, 4, 5 et 6, un système de verrouillage 21 en position d'une aube 12 permet, dans un état déverrouillé, d'autoriser une rotation du pivot d'aube 13 à l'intérieur d'un logement de pivot 16 correspondant autour de l'axe de rotation X2 du pivot d'aube 13, 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 de pivot 16 dans la position angulaire souhaitée. A cet effet, le système de verrouillage 21 comporte au moins une butée de pivot 23 et des brides de pivot 24. Une butée de pivot 23 comporte deux oreilles munies chacune d'un trou de fixation 26 recevant un organe de fixation pour sa fixation avec deux brides de pivot 24 décrites plus en détails ci-après. Une butée de pivot 23 présente une face de contact 37 ayant une forme complémentaire d'une portion du pivot d'aube 13 contre lequel vient en appui ladite butée de pivot 23. Au moins deux brides de pivot 24 sont disposées de part et d'autre d'une butée de pivot 23. Comme on peut le voir sur la FIG. 4 , les deux brides de pivot 24 sont liées mécaniquement à la butée de pivot 23. A cet effet, chaque bride de pivot 24 comporte deux trous de fixation 25 destinés à recevoir des organes de fixation, de sorte qu'une bride de pivot 24 assure une liaison mécanique entre deux butées de pivot 23 consécutives. Un trou de fixation 26 d'une butée de pivot 23 est disposé en regard d'un trou de fixation 25 d'une bride de pivot 24 adjacente. Suivant une circonférence du moyeu annulaire 11, il existe une alternance de butées de pivot 23 et brides de pivot 24, c’est-à-dire que l'on rencontre successivement une butée de pivot 23 puis une bride de pivot 24 puis une butée de pivot 23 et ainsi de suite en suivant la circonférence du moyeu 11. Une bride de pivot 24 comporte une première face d'appui 38.1 ayant une forme complémentaire d'une portion d'un premier pivot d'aube 13 et une deuxième face d'appui 38.2 ayant une forme complémentaire d'une portion d'un deuxième pivot d'aube 13 adjacent au premier pivot d'aube 13. Ainsi, la première face d'appui 38.1 de la bride de pivot 24 est apte à venir en appui contre le premier pivot d'aube 13 et la deuxième face d'appui 38.2 de la bride de pivot 24 est apte à venir en appui contre un deuxième pivot d'aube 13 adjacent au premier pivot d'aube 13. Une bride de pivot 24 vient donc en appui contre une portion de deux pivots d'aube 13 adjacents. Une portion d'une bride de pivot 24 disposée entre la première face d'appui 38.1 et la deuxième face d'appui 38.2 comporte un trou de serrage 33 destinée à recevoir un organe de serrage 27 visible sur les figures 3, 5 et 6. En effet, au moins deux organes de serrage 27 traversant l'élément annulaire aval 15.2 sont insérés chacun à l'intérieur d'un trou de serrage 33 réalisé dans une bride de pivot 24 pour assurer un serrage du pivot d'aube 13 entre, d'une part, l'ensemble formé par une butée de pivot 23 et les deux brides de pivot 24 et, d'autre part, ledit élément annulaire 15.2 recevant les organes de serrage 27 de façon à immobiliser l'aube 12 dans une position angulaire souhaitée. Avantageusement, les organes de serrage 27 sont constitués par des tirants de serrage insérés chacun à l'intérieur d'un trou traversant 30 réalisé dans l'élément annulaire aval 15.2 contre lequel est serré le pivot d'aube 13 et un trou de serrage 33 correspondant réalisé dans une bride de pivot 24 ainsi que des écrous de serrage 34 vissés chacun sur un tirant de serrage 27 correspondant. Comme on peut le voir sur la FIG. 8 , au moins deux fenêtres traversantes 35 sont réalisées dans l'autre élément annulaire 15.1 pour accéder aux écrous de serrage 27. Chaque fenêtre traversante 35 débouche axialement, par rapport à l'axe X1 du moyeu annulaire 11, d'une part dans une face externe du moyeu annulaire 11 et d'autre part en regard d'un écrou de serrage 34. Des tirants de montage 40 du moyeu annulaire 11 sont insérés chacun à l'intérieur d'un premier trou de montage traversant 41.1 réalisé dans l'élément annulaire amont 15.1 et d'un deuxième trou de montage traversant 41.2 réalisé dans l'élément annulaire aval 15.2, tel que montré sur les figures 3 et 5. Les tirants de montage 40 sont destinés à coopérer avec des écrous de montage correspondants (non représentés). On décrit ci-après le fonctionnement du système de verrouillage 21 selon l'invention. Les pivots d'aube 13 sont positionnés dans les logements de l'élément annulaire aval 15.2. Chaque pivot d'aube 13 est maintenu par deux brides de pivot 24 et une butée de pivot 23 correspondante. Le centrage d'un pivot d'aube 13 est effectué à la fois sur les brides de pivot 24 et l'élément annulaire aval 15.2 en vis-à-vis des brides de pivot 24. Une butée de pivot 23 est fixée sur les deux brides de pivot 24, par exemple à l'aide de vis ou tout autre organe de fixation adapté à l'application. La butée de pivot 23 bloque radialement le pivot d'aube 13 correspondant contre les éléments annulaires amont 15.1 et aval 15.2. La FIG. 7 montre ainsi que la butée de pivot 23 applique un effort axial F1 contre le pivot d'aube 13 ainsi qu'un effort radial F2, de sorte que la collerette 20 du pivot d'aube 13 est plaquée contre la paroi 19 ménagée dans les éléments annulaires 15.1, 15.2. Les brides de pivot 24 sont fixées à l’aide des tirants de serrage 27 traversant l'élément annulaire aval 15.2 et des écrous de serrage 34 correspondants. L'élément annulaire amont 15.1 est installé et bridé sur l'élément annulaire aval 15.2 pour refermer l’ensemble par fixation des tirants de montage 40 et des écrous de montage correspondants. La position angulaire des aubes 12 est modifiée, tel que cela est souhaité pour l’essai puis les brides de pivot 24 sont serrées par l'intermédiaire des écrous de serrage 34 accessibles via les fenêtres traversantes 35 réalisées dans l'élément annulaire amont 15.1. Le positionnement angulaire d'un pivot d'aube 13 est figé par le serrage et friction de la butée de pivot 23 et des brides de pivot 24 sur le pivot d'aube 13. Afin d'effectuer une modification de la position angulaire d'une aube 12, on effectue un léger desserrage des écrous de serrage 34 afin de pouvoir modifier l’inclinaison des aubes 12 suivant l'angle souhaité. Une fois le positionnement angulaire choisi, les écrous de serrage 34 sont resserrés pour immobiliser l'aube 12 en rotation au cours d'un essai. Les opérations de manipulation de l'aube 12 et de serrage ou de desserrage des vis de fixation peuvent être effectuées par un opérateur humain ou de façon automatique par un robot. L'invention permet ainsi d'effectuer une modification rapide du calage des aubes 12 entre deux essais. L’invention permet de limiter au maximum les temps d’arrêt lors de l’essai. L’invention permet l’ajustement du calage de l’aube 12 en restant dans un environnement contraint dimensionnellement. 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. En variante, le module peut être un module redresseur de soufflante muni d'un aubage mobile. 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 (4) pour un banc d’essai de turbomachine d’aéronef comportant: - un moyeu annulaire (11) comprenant un élément annulaire amont (15.1) et un élément annulaire aval (15.2) coaxiaux fixés l’un à l’autre et définissant entre eux au moins un logement de pivot (16), - au moins une aube (12) associée à un pivot d'aube (13) destiné à être disposé à l'intérieur du logement de pivot (16), caractérisé en ce que ledit module (4) comporte en outre un système de verrouillage (21) en position de l'aube (12) comportant: - au moins une butée de pivot (23), et - au moins deux brides de pivot (24) disposées de part et d'autre de la butée de pivot (23), les deux brides de pivot (24) étant liées mécaniquement à la butée de pivot (23), et - au moins deux organes de serrage (27) traversant un des éléments annulaires (15.2) et insérés chacun à l'intérieur d'un trou de serrage (33) réalisé dans une bride de pivot (24) pour assurer un serrage du pivot d'aube (13) entre, d'une part, l'ensemble formé par une butée de pivot (23) et les deux brides de pivot (24) et, d'autre part, ledit élément annulaire (15.2) recevant les organes de serrage (27) de façon à immobiliser l'aube (12) dans une position angulaire souhaitée. Module selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque bride de pivot (24) comporte deux trous de fixation (25) destinés à recevoir des organes de fixation, de sorte qu'une bride de pivot (24) assure une liaison mécanique entre deux butées de pivot (23) consécutives. Module selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les organes de serrage (27) sont constitués par des tirants de serrage insérés chacun à l'intérieur d'un trou traversant (30) réalisé dans l'élément annulaire (15.2) contre lequel est serré le pivot d'aube (13) et un trou de serrage (33) correspondant réalisé dans une bride de pivot (24) ainsi que des écrous de serrage (34) vissés chacun sur un tirant de serrage correspondant. Module selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux fenêtres traversantes (35) réalisées dans l'autre élément annulaire (15.1) pour accéder aux écrous de serrage (34). Module selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'une butée de pivot (23) présente une face de contact (37) ayant une forme complémentaire d'une portion du pivot d'aube (13) contre lequel vient en appui ladite butée de pivot (23). Module selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'une bride de pivot (24) comporte une première face d'appui (38.1) ayant une forme complémentaire d'une portion d'un premier pivot d'aube (13) et une deuxième face d'appui (38.2) ayant une forme complémentaire d'une portion d'un deuxième pivot d'aube (13) adjacent au premier pivot d'aube (13). Module selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'une portion d'une bride de pivot (24) disposée entre la première face d'appui (38.1) et la deuxième face d'appui (38.2) comporte le trou de serrage (33). Module selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que des tirants de montage (40) du moyeu annulaire (11) sont insérés chacun à l'intérieur d'un premier trou de montage traversant (41.1) réalisé dans l'élément annulaire amont (15.1) et d'un deuxième trou de montage traversant (41.2) réalisé dans l'élément annulaire aval (15.2). Module selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'une face externe du pivot d'aube (13) affleure avec une face radialement externe du moyeu annulaire (11). Module selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il est constitué par un module rotor de soufflante.