INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Le dispositif 46 de cadencement comporte ici un doigt 48 de distribution qui permet de réguler la distribution des préformes 18 accumulées dans la première glissière 16A de défilement. Le doigt 48 de distribution est par exemple monté coulissant transversalement entre une position active dans laquelle il est étendu en travers du trajet des préformes 18 à l'extrémité 30A aval de la première glissière 16A de défilement pour bloquer le coulissement des préformes 18, et une position rétractée, représentée en traits pleins, dans laquelle il est situé à l'extérieur du trajet des préformes 18 pour permettre le glissement des préformes 18 en direction de l'aval.
Le doigt 48 de distribution est par exemple commandé entre ses deux positions par un moteur électrique ou par un vérin 50 pneumatique.
Pour permettre de changer rapidement de format de préforme 18, l'invention propose d'équiper le dispositif 10 d'alimentation avec une deuxième source 14B de préformes 18 distincte de la première source 14A de préformes 18.
Cette deuxième source 14B de préformes 18 qui permet de délivrer à la file des préformes 18 orientées col en haut par une sortie 15B.
Cette deuxième source 14B de préformes 18 est par exemple identique à la première source 14A de préformes 18.
Elle comporte par exemple une trémie (non représentée), dans laquelle les préformes18 sont versées en vrac, et un dispositif (non représenté) pour redresser les préformes 18, tels que des rouleaux orienteurs.
En variante la deuxième source de préforme comporte des moyens pour aligner et redresser les préformes par centrifugation.
Les préformes 18 sont orientées col en haut et sont alignées en une file de manière à être ensuite délivrées à une deuxième glissière 16B de défilement qui transporte les préformes 18 jusqu'à une roue 17 d'alimentation de l'installation 12 de fabrication.
La deuxième glissière 16B de défilement présente une structure similaire à celle de la première glissière 16A de défilement.
Dans l'exemple représenté à la , la deuxième glissière 16B de défilement comporte une fente 26B longitudinale qui s'étend depuis une extrémité 28B amont supérieure jusqu'à une extrémité 30B aval inférieure, l'extrémité 30B aval étant située en contrebas de l'extrémité 28B amont pour permettre aux préformes 18 de glisser vers l'extrémité 30B aval sous l'effet de la gravité. L'extrémité 28B amont est destinée à être raccordée à la sortie 15B de la deuxième source 14B de préformes 18 lorsque la deuxième glissière 16B de défilement est montée sur le dispositif 10 d'alimentation.
La deuxième glissière 16B de défilement présente une pente "γ" d'inclinaison, par exemple de 15° par rapport à un plan horizontal. Ceci permet aux préformes 18 de glisser sous l'effet de la gravité vers l'extrémité 30B aval inférieure de la glissière 16B de défilement.
En variante, la deuxième glissière de défilement s'étend dans un plan horizontal.
La fente 26B est délimitée transversalement par deux rails 32B parallèles destinés à supporter de manière glissante la préforme 18 debout par sa collerette 24. A cet effet, les deux rails 32B présentent un écartement transversal qui est supérieur au diamètre externe du corps 20 des préformes 18, mais qui est inférieur au diamètre externe de la collerette 24.
Optionnellement, la distance d'écartement des deux rails 32B est ajustable par des moyens non représentés pour permettre à la deuxième glissière 16B de défilement de recevoir des séries de préformes 18 de modèles différents présentant des diamètres différents.
Lorsqu'une préforme 18 est reçue par la deuxième glissière 16B de défilement dans une position normale, la collerette 24 de chaque préforme 18 est supportée par deux chemins 34B de glissement formés chacun par une face supérieure bordant intérieurement chaque rail 32B, tandis que le corps 20 de chaque préforme 18 est pendant sous la deuxième glissière 16B de défilement par son poids. Dans cette position, la préforme 18 est dite "debout". Le col 22 de la préforme 18 est ainsi maintenu au-dessus des rails 32B dans un couloir central de défilement des cols 22 comme cela est représenté à la .
La deuxième glissière 16B de défilement comporte aussi une plaque 36B de guidage qui est agencée au droit de la fente 26B de défilement pour maintenir les préformes 18 défilant en position debout dans la deuxième glissière 16B de défilement par contact avec le bord d'extrémité libre, aussi appelé buvant, du col 22. A cette fin, la plaque 36B de guidage est agencée au-dessus des chemins 34B de glissement des rails 32B, à une distance légèrement supérieure à la hauteur d'un col 22, avec un jeu vertical suffisant pour permettre le coulissement des préformes 18 debout dans la deuxième glissière 16B de défilement.
Grâce aux caractéristiques du mode de réalisation décrit ci-dessus, le comportement mécanique d’une aube à structure composite en cas d’impact d’oiseau ou de grêlons est amélioré. Cela permet d’affiner l’aube en conservant une résistante constante, et de gagner ainsi en poids et en performances aérodynamiques.
AUBE A STRUCTURE COMPOSITE PRESENTANT UNE ORIENTATION DE SORTIE DE COUCHE AMELIOREE Domaine de l’invention La présente invention concerne une aube pour soufflante de turbomachine, du type comprenant un pied configuré pour être inséré dans une alvéole d’un disque de soufflante, une pale propre à s’étendre dans un flux d’air et définissant une tête d’aube opposée au pied, et une échasse reliant le pied à la pale, l’aube présentant un intrados, un extrados, un bord d’attaque et un bord de fuite, l’aube étant allongée suivant une direction longitudinale allant du pied à la tête d’aube, ladite direction longitudinale étant sensiblement orthogonale à une direction de corde allant du bord d’attaque au bord de fuite, l’aube étant composée au moins en partie d’une structure en matériau composite comportant un renfort fibreux obtenu par tissage tridimensionnel et une matrice dans laquelle est noyé le renfort fibreux, le renfort fibreux comprenant une pluralité de couches entremêlées, chaque couche étant formée de torons de chaîne s’étendant sensiblement orthogonalement à la direction de corde et de torons de trame s’étendant sensiblement orthogonalement à la direction longitudinale, les torons de chaîne et les torons de trame incluant des torons incomplets présentant chacun une extrémité terminale à l’intrados ou à l’extrados, l’intrados et l’extrados présentant chacun au moins une ligne de sortie de couche reliant les extrémités terminales des torons incomplets d’une même couche.
L’invention concerne également une soufflante de turbomachine comprenant une pluralité d’aubes du type précité, une turbomachine comprenant une telle soufflante, et un aéronef comprenant une telle turbomachine.
Arrière-plan technologique Les aubes de turbomachine, et notamment les aubes de soufflante, subissent d'importantes contraintes mécaniques et thermiques et doivent satisfaire à des conditions strictes de poids et d'encombrement. Il a donc été proposé d’utiliser des aubes composées au moins en partie d’une structure en matériau composite comportant un renfort fibreux densifié par une matrice polymère, qui sont plus légères par rapport à des aubes métalliques à caractéristiques propulsives équivalentes et qui ont une tenue à la chaleur satisfaisante.
De telles aubes sont par exemple connues de EP 1 526 285.
Le plus souvent, les aubes ont une épaisseur allant décroissante de l’échasse jusqu’à la tête d’aube. Elles s’affinent également vers le bord d’attaque et vers le bord de fuite. Pour obtenir cette épaisseur décroissante avec une aube composée d’une structure en matériau composite, on réduit généralement le nombre de couches composant ladite structure à mesure que l’on se rapproche de la tête d’aube, du bord d’attaque et du bord de fuite. Pour ce faire, les torons formant ces couches sont sortis de la structure et interrompus le long de lignes de sortie de couche à l’intrados ou à l’extrados, comme décrit par exemple dans EP 3 292 991.
Lors de la vie d’un moteur, les aubes de soufflante sont soumises à des impacts d’oiseaux et de grêlons. Les règles de certification des moteurs d’aéronefs imposent donc logiquement une certaine résistance des aubes de soufflante à ce type d’impacts. Cependant, la résistance des aubes à structure composite à de tels impacts tend à différer de celle de leurs équivalentes métalliques. Pour respecter les règles de certification, les aubes à structure composite sont donc souvent plus épaisses, ce qui peut rendre plus complexe la conception pour gérer les performances aérodynamiques de l’aube et pourrait neutraliser en partie le gain de poids résultant de l’utilisation de matériau composite.
Des solutions ont été proposées, par exemple dans EP 3 292 991, WO 2020/089345 et FR 3 087 711, pour résoudre ce type de problème et améliorer le comportement mécanique des aubes à structure composite face à tels impacts. Ces solutions peuvent donner satisfaction mais peuvent aussi mériter des optimisations.
Un objectif de l’invention est d’améliorer le comportement mécanique des aubes à structure composite en cas d’impact d’oiseau ou de grêlons.
A cet effet, l’invention a pour objet, selon un premier aspect, une aube pour soufflante de turbomachine du type précité, dans laquelle le nombre de lignes de sortie de couche à l’intrados est supérieur au nombre de lignes de sortie de couche à l’extrados dans une région basse de l’aube comprise entre le pied et 30% de hauteur d’aube et/ou dans une région étendue de l’aube comprise entre le pied et 70% de hauteur.
Selon des modes de réalisation particuliers de l’invention, l’aube présente également l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toute(s) combinaison(s) techniquement possible(s) :
le nombre de lignes de sortie de couche à l’intrados est, sur l’ensemble de l’aube, supérieur au nombre de lignes de sortie de couche à l’extrados ; au moins une ligne de sortie de couche inclut au moins une portion transversale située entre le pied et 70% de hauteur d’aube, dont une portion de sommet, la ou chaque portion transversale s’étendant globalement suivant une direction transversale sensiblement orthogonale à la tangente locale aux torons de chaîne, la ou chaque portion de sommet s’étendant sur au plus 10% de la distance entre le bord d’attaque et le bord de fuite mesurée parallèlement à la direction transversale ; la ou chaque portion transversale située entre le pied et 70% de hauteur d’aube s’étend sur au plus 10% de la distance entre le bord d’attaque et le bord de fuite mesurée parallèlement à la direction transversale ; au moins une ligne de sortie de couche comprend une portion terminale qui s’étend depuis la tête d’aube jusqu’à 90% de hauteur d’aube, avantageusement jusqu’à 60% de hauteur d’aube, la ou chaque portion terminale s’étendant globalement suivant une direction d’extension formant un angle compris entre 5° et 85°avec la tangente locale aux torons de chaîne. pour la ou chaque portion terminale, la direction d’extension forme un angle compris entre 5° et 85°avec la tangente locale aux torons de trame ; au moins une portion terminale est constituée par une portion terminale inclinée dont la direction d’extension forme un angle compris entre 10° et 65°, avantageusement compris entre 15° et 45°, avec la tangente locale aux torons de chaîne ; pour la ou chaque portion terminale inclinée, la direction d’extension forme un angle compris entre 25° et 80°, avantageusement compris entre 45° et 75°, avec la tangente locale aux torons de trame ; une majorité des portions terminales sont constituées par des portions terminales inclinées ; l’aube comprend un bouclier rapporté recouvrant la structure composite le long du bord d’attaque, le bouclier présentant un bord aval à l’intrados et un bord aval à l’extrados, la ou chaque portion terminale côté intrados remplissant au moins l’un des critères suivants en chacun de ses points : la portion terminale est espacée du bord aval à l’intrados d’une distance supérieure ou égale au triple de la largeur de maille du renfort fibreux, et la tangente à la portion terminale forme un angle supérieur ou égal à 5°, avantageusement supérieur ou égal à 15°, avec la tangente au bord aval à l’intrados à hauteur dudit point,
et la ou chaque portion terminale côté extrados remplissant au moins l’un des critères suivants en chacun de ses points :
la portion terminale est espacée du bord aval à l’extrados d’une distance supérieure ou égale au triple de la largeur de maille du renfort fibreux, et la tangente à la portion terminale forme un angle supérieur ou égal à 5°, avantageusement supérieur ou égal à 15°, avec la tangente au bord aval à l’extrados à hauteur dudit point.
L’invention a également pour objet, selon un deuxième aspect, une soufflante de turbomachine comprenant une pluralité d’aubes telles que définies ci-dessus.
L’invention a encore pour objet, selon un troisième aspect, une turbomachine comprenant une telle soufflante.
Il est avantageux que l’armature de sommet comporte deux couches de frettage pour des raisons de temps de cycles de fabrication et d’équilibre de l’architecture sommet, les angles formés par les éléments de renforcement des deux couches de frettage étant de signes opposés.
Une solution préférée est que les valeurs absolues des angles (Ae1, Ae2) formés par les éléments de renforcement métalliques de chaque couche de frettage avec la direction circonférentielle (XX’), aux deux extrémités axiales, soient au moins égales à 5°. En deçà les couches de frettage sont constituées d’un enroulement d’un élément de renforcement ou d’une bande d’éléments de renforcement pour lesquels il est complexe de faire varier l’angle des éléments de renforcement d’une extrémité axiale de la couche de frettage considérée à son autre extrémité axiale. Dans ce cas il existe une extrémité de l’élément de renforcement à chaque extrémité axiale de la couche de frettage considérée. Pour des angles au moins égaux à 5°, les couches de frettage constituées par de très nombreux éléments de renforcement distant des éléments de renforcement adjacents d’un pas circonférentiel sensiblement constant aux tolérances de fabrication près, chaque élément de renforcement ayant une extrémité axiale à chaque extrémité axiale de la couche de frettage. Dans ce cas pour faire varier l’angle des éléments de renforcement depuis une extrémité axiale de la couche de frettage à l’autre, il suffit par exemple de préparer les couches de frettage sur un anneau rigide et d’effectuer des rotations autour de l’axe de rotation du tambour entre la zone centrale de la couche de frettage et les zones axiales, tout en écartant les zones axiales l’une de l’autre.
Une solution avantageuse pour protéger les couches de frettage des agressions est que chaque couche de frettage soit radialement intérieure aux couches de travail.
Préférentiellement les éléments de renforcement métalliques des couches de travail ont un module en extension au moins égal à 150 GPa, ce qui correspond à des éléments de renforcement des couches de travail inextensibles qui ont d’excellentes performances en endurance.
Une solution préférée est que l’armature de sommet comprenne deux couches de protection, radialement extérieures aux couches de travail, comprenant chacune des éléments de renforcement métalliques enrobés dans un matériau élastomérique, parallèles entre eux, formant, avec la direction circonférentielle (XX’), un angle au moins égal à 15° et au plus égal à 45°, lesdits éléments de renforcement métalliques étant croisés d’une couche de protection à la suivante, et ayant un module en extension au plus égal à 150 GPa. La présence de couches de protection dont les éléments de renforcement sont élastiques, améliore très sensiblement la performance des pneumatiques de génie civil ou poids-lourd à la perforation par des cailloux.
Avantageusement pour protéger les extrémités des couches de travail du martellement contre les cailloux des pistes de roulage, la couche de protection la plus radialement intérieure est la couche de l’armature de sommet de plus grande largeur axiale.
Les caractéristiques de l’invention sont illustrées par les figures 1 et 2 schématiques et non représentées à l’échelle, en référence à un pneumatique de dimension 59/80 R63: La représente une coupe méridienne d’un sommet de pneumatique de génie civil et la une portion d’une couche de frettage à angle variable.
La présente une vue écorchée en perspective du sommet d’un pneumatique présentant : -une bande de roulement 10, -des flancs 20, -une armature de carcasse 30, comprenant une couche de carcasse dont les renforts forment un angle proche de 90° avec la direction circonférentielle XX’, -une armature de frettage 40, comprenant deux couches de frettage 41 et 42, -une armature de travail 50, comprenant deux couches de travail 51 et 52, et radialement extérieure à l’armature de frettage 40, -une armature de protection 60, comprenant deux couches de protection 61 et 62.
Dans l’état de l’art, les angles formés par les éléments de renforcement des différentes couches de sommet avec la direction circonférentielle sont sensiblement constants aux variations de fabrication près. En effet lors du moulage du pneumatique, les éléments de renforcement se déforment et leurs angles peuvent varier légèrement d’une position axiale à l’autre. Dans le pneumatique selon l’invention, dans au moins une couche de frettage, l’angle formé par les éléments de renforcement avec la direction circonférentielle varie d’une extrémité axiale de la couche de frettage considérée à l’autre d’au moins 10°. Pour des questions de lisibilité cette variation n’est pas représentée sur la .
La représente une portion de la couche de frettage 41 à angle variable à plat, d’une largeur axiale Lcf comprenant des éléments de renforcement 411 parallèles entre eux, à savoir équidistants d’une distance circonférentielle constante aux variations de fabrication près. Les angles des éléments de renforcement 411 de la couche de frettage 41 varient d’une valeur Ae1 à une extrémité axiale 412 de la couche de frettage 41 vers une valeur Ae2 à l’autre extrémité axiale 413, sensiblement identique ici, en passant par une valeur maximale Am dans une zone centrale de la couche de frettage. Cette zone est d’une largeur axiale au plus égale à 30% de Lcf, le maximum étant au plus distant du plan médian (M) d’une distance axiale au plus égale à 15% de Lcf. Les angles varient ici depuis 8° en extrémité axiale de la couche de frettage à 37° environ au centre. Une telle variation peut être obtenue à partir d’une couche de frettage à angle constant de 8° à laquelle on a fait subir un déplacement relatif d’une extrémité par rapport à l’autre à la fois circonférentiel et axial.
Les angles Ae1, Ae2, et les angles de différentes couches de sommet sont mesurées par des procédés bien connus de l’homme de l’art soit par des moyens de contrôles non destructifs soit en coupant le pneumatique et en accédant aux différentes couches de sommet. Il en est de même pour la mesure des largeurs axiales des différentes couches de sommet mesurées usuellement sur une coupe méridienne. Sauf si la position axiale de la mesure est précisée, comme pour les couches de frettage à angle variable, les mesures des angles sont de préférence faites au centre de la couche de sommet considérée – le plus souvent au plan médian – ou au centre de la partie axiale considérée pour se donner une valeur de référence, l’angle mésuré pouvant varier légèrement avec la position axiale de la mesure.
L’invention est comparée à un pneumatique témoin du marché (« Michelin 59/80R63 XDR3 MB4 ») de même dimension, dont le sommet est composé de deux couches de frettage radialement intérieures à deux couches de travail radialement intérieures à deux couches de protection. Les éléments de renforcement des couches de frettage forment des angles de 8 et -8°. Ils sont inextensibles en 77.35, soit 77 fils d’acier de 35 centièmes de millimètres de diamètre, pour un module d’extension, mesuré sur un câble prélevé du pneumatique, égal à 178 GPa , disposés selon un pas de 6.4 mm. Les éléments de renforcement des couches de travail forment des angles de -33 et 24°.Ils sont inextensibles. Les éléments de renforcement des couches de protection sont extensibles et forment des angles de -33 et 33°.
Les pneumatiques témoin et selon l’invention sont identiques excepté les couches de frettage. Ils ont la même sculpture et les mêmes renforts pour la couche de carcasse, les couches de protection et les couches de travail et les mêmes composés caoutchouteux pour les différentes parties des pneumatiques.
L’invention a été simulée sur des outils de calcul. Les simulations permettent d’évaluer les sollicitations mécaniques et thermiques sur des pneumatiques par la technique des éléments finis en grand déplacement et grande déformation en tenant compte des caractéristiques mécaniques et hystérétiques des matériaux.
L’objectif de l’invention est de diminuer la rigidité circonférentielle au centre afin d’améliorer l’usure et la résistance aux agressions et aux perforations. La baisse de la rigidité est estimée à partir de la déformation du bloc sommet sous l’effet d’une augmentation de pression. Les deux couches de frettage sont avec des angles variables, les angles aux extrémités axiales des couches de frettage ayant une valeur absolue égale à 8° comme les pneumatiques de référence. La rigidité au centre du sommet est divisée par un facteur 3.3, quand la valeur absolue de l’angle maximal au centre des couches de frettage est égale à 33, divisée par 2.3 quand la valeur absolue de l’angle maximal au centre des couches de frettage est égale à 24 et divisée par 1.4 quand la valeur absolue de l’angle maximal au centre des couches de frettage est égale à 18. La rigidité aux extrémités des couches de sommet est maintenue à la même valeur que pour les pneumatiques de référence. La rigidité moyenne de l’armature de sommet est suffisante pour la reprise des efforts de roulage. Cette baisse de rigidité au centre doit permettre un gain en perforation de l’invention d’entre 20% et 40% suivant les angles maximaux au centre des couches de frettage et la baisse de la rigidité choisie et doit aider à résoudre les problèmes d’usure irrégulière due à la trop grande rigidité du centre du pneumatique témoin de génie civil.
Concernant l’endurance du sommet, les coefficients de sécurité (Résistance à la rupture du câble sur sollicitations maximales) des éléments de renforcement de l’ensemble des couches de sommet sont au moins égaux au coefficient de sécurité minimal du pneumatique témoin. De même les sollicitations des compositions de caoutchouc au niveau des extrémités des couches de travail sont sensiblement identiques grâce aux parties axiales des couches de frettage. De ce point de vue, les inventeurs s’attendent à une performance en endurance au moins égale à celle du témoin. La masse des pneumatiques témoins et selon l’invention sont équivalentes.
Aujourd’hui, un besoin se dessine pour le développement de nouveaux câbles pour des applications en nappes sommets, en particulier des nappes à zéro degré telles que des nappes sommet de frettage. Ces nappes ont pour but de fretter le pneumatique pour à la fois diminuer les cisaillements en bord de nappe et diminuer la rigidité du bloc sommet au centre par rapport aux agressions.
L’invention a pour but un câble qui présente une souplesse et un allongement structural suffisant, pour permettre la conformation du pneumatique et diminuer la rigidité du bloc sommet, avec un critère endurance amélioré pour tenir les sollicitations cycliques en extension.