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Patent 2957834 Summary

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Claims and Abstract availability

Any discrepancies in the text and image of the Claims and Abstract are due to differing posting times. Text of the Claims and Abstract are posted:

  • At the time the application is open to public inspection;
  • At the time of issue of the patent (grant).
(12) Patent: (11) CA 2957834
(54) English Title: DIFFUSER VANE MADE OF COMPOSITE MATERIAL FOR A GAS TURBINE ENGINE AND METHOD FOR MANUFACTURING SAME
(54) French Title: AUBE DE REDRESSEUR EN MATERIAU COMPOSITE POUR MOTEUR A TURBINE A GAZ ET SON PROCEDE DE FABRICATION
Status: Granted
Bibliographic Data
(51) International Patent Classification (IPC):
  • B29C 70/20 (2006.01)
  • B29C 70/46 (2006.01)
  • B29C 70/78 (2006.01)
  • F01D 5/28 (2006.01)
  • F01D 9/02 (2006.01)
(72) Inventors :
  • PAUTARD, SEBASTIEN (France)
  • BRIEND, MAXIME (France)
  • TROUSSET, EMILIE (France)
  • DUNLEAVY, PATRICK (France)
(73) Owners :
  • SAFRAN AIRCRAFT ENGINES (France)
  • SAFRAN (France)
(71) Applicants :
  • SAFRAN AIRCRAFT ENGINES (France)
  • SAFRAN (France)
(74) Agent: LAVERY, DE BILLY, LLP
(74) Associate agent:
(45) Issued: 2023-03-28
(86) PCT Filing Date: 2015-08-20
(87) Open to Public Inspection: 2016-03-03
Examination requested: 2020-07-28
Availability of licence: N/A
(25) Language of filing: French

Patent Cooperation Treaty (PCT): Yes
(86) PCT Filing Number: PCT/FR2015/052237
(87) International Publication Number: WO2016/030613
(85) National Entry: 2017-02-09

(30) Application Priority Data:
Application No. Country/Territory Date
14 58020 France 2014-08-27

Abstracts

English Abstract

The invention relates to a diffuser vane (2) for a gas turbine engine, comprising a vane assembly (4) made of a composite material having a fibrous reinforcement densified by a matrix, the fibrous reinforcement being obtained from long fibres pre-impregnated and agglomerated in the form of a mat, the vane assembly being provided on at least one leading edge with a reinforcement strip (10-1), said reinforcement strip being made of a single strip of a unidirectional fabric or a textile, or of a stack of a plurality of pre-impregnated plies of a unidirectional fabric or a textile made of carbon fibres or glass fibres, and at least one platform (6, 8) positioned at a radial end of the vane assembly, the platform being made of a composite material having a fibrous reinforcement densified by a matrix, the fibrous reinforcement being obtained from pre-impregnated long fibres. The invention also relates to a method for manufacturing such a vane.


French Abstract

L'invention concerne une aube de redresseur (2) pour moteur à turbine à gaz, comprenant un aubage (4) en matériau composite ayant un renfort fibreux densifié par une matrice, le renfort fibreux étant obtenu à partir de fibres longues pré-imprégnées et agglomérées sous forme de mat, l'aubage étant muni sur au moins un bord d'attaque d'une bande de renfort (10-1), ladite bande de renfort étant réalisée à partir d'une même bande de tissu unidirectionnel ou de textile, ou par un empilement de plusieurs plis pré-imprégnés de tissu unidirectionnel ou de textile en fibres de carbone ou en fibres de verre, et au moins une plateforme (6, 8) positionnée à une extrémité radiale de l'aubage, la plateforme étant en matériau composite ayant un renfort fibreux densifié par une matrice, le renfort fibreux étant obtenu à partir de fibres longues pré-imprégnées. L'invention concerne également un procédé de fabrication d'une telle aube.

Claims

Note: Claims are shown in the official language in which they were submitted.


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REVEN DICATIONS
1. Aube de redresseur pour moteur à turbine à gaz, comprenant :
un aubage en matériau composite ayant un renfort fibreux densifié par une
matrice, le renfort fibreux étant obtenu à partir de fibres longues pré-
imprégnées et
agglomérées sous forme de mat, l'aubage étant muni sur au moins un bord
d'attaque
d'une bande de renfort, ladite bande de renfort étant réalisée à partir d'une
même
bande de tissu unidirectionnel, ou par un empilement de plusieurs plis pré-
imprégnés
de tissu unidirectionnel en fibres de carbone ou en fibres de verre, et
au moins une plateforme positionnée à une extrémité radiale de l'aubage,
la plateforme étant en matériau composite ayant un renfort fibreux densifié
par une
matrice, le renfort fibreux étant obtenu à partir de fibres longues pré-
imprégnées, et
en ce que la bande de renfort comprend un motif de tissage prédéflni choisi en

fonction de la raideur souhaitée pour l'aube.
2. Aube de redresseur selon la revendication 1, dans laquelle la bande de
renfort est positionnée au niveau du bord d'attaque de l'aubage et recouvre au
moins
en partie l'une des faces latérales de l'aubage.
3. Aube de redresseur selon la revendication 2, dans laquelle la face latérale

de l'aubage non recouverte par la bande de renfort est recouverte en partie
par une
autre bande en tissu unidirectionnel de façon à limiter les dissymétries de
raideur et
de retrait lors de la fabrication de l'aubage.
4. Aube de redresseur selon la revendication 1, dans laquelle la bande de
renfort est positionnée au niveau du bord d'attaque de l'aubage et recouvre au
moins
en partie les deux faces latérales de l'aubage.
5. Aube de redresseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans
laquelle la bande de renfort est positionnée sur l'aubage et sur au moins un
congé de
raccordement entre l'aubage et la plateforme.

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6. Aube de redresseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5,
comprenant en outre une couche de matériau viscoélastique qui est interposée
entre
l'aubage et la bande de renfort ou qui est positionnée au sein de la bande de
renfort.
7. Aube de redresseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans
laquelle les mats constitutifs des renforts fibreux de l'aubage et de la
plateforme sont
réalisés à partir de bandelettes en fibres de carbone.
8. Turbomachine comprenant au moins une aube de redresseur selon l'une
quelconque des revendications 1 à 7.
9. Procédé de fabrication d'une aube de redresseur selon l'une quelconque
des revendications 1 à 7, comprenant successivement :
le positionnement de la bande de renfort et de fibres longues pré-
imprégnées et agglomérées en mats dans des cavités d'un outillage de
compression
pour la réalisation des renforts fibreux constitutifs de l'aubage et de la
plateforme ;
la fermeture de l'outillage de compression ;
la compression des mats et de la bande de renfort en régulant la
température et la pression de fermeture de l'outillage de compression pour
obtenir
une transformation du composite utilisé ;
l'ouverture de l'outillage de compression ; et
le démoulage de l'aube de redresseur obtenue.
10. Procédé de fabrication d'une aube de redresseur selon l'une quelconque
des revendications 1 à 7, comprenant successivement :
le positionnement de la bande de renfort et de fibres longues pré-
imprégnées et agglomérées en mats dans des cavités d'un outillage de
compression
pour la réalisation du renfort fibreux constitutif de l'aubage ;
la fermeture de l'outillage de compression ;
la compression des mats et de la bande de renfort en régulant la
température et la pression de fermeture de l'outillage de compression pour
obtenir
une transformation du composite utilisé ;

16
l'ouverture de l'outillage de compression ;
le démoulage de l'aubage obtenu ; et
le surmoulage d'une plateforme préalablement réalisée sur l'aubage par un
procédé d'injection de résine sous pression.
11. Procédé de fabrication d'une aube de redresseur selon l'une quelconque
des revendications 1 à 7, comprenant successivement :
le positionnement de la bande de renfort et de fibres longues pré-
imprégnées et agglomérées en mats dans des cavités d'un outillage de
compression
pour la réalisation du renfort fibreux constitutif de l'aubage ;
la fermeture de l'outillage de compression ;
la compression des mats et de la bande de renfort en régulant la
température et la pression de fermeture de l'outillage de compression pour
obtenir
une transformation du composite utilisé ;
l'ouverture de l'outillage de compression ;
le démoulage de l'aubage obtenu ; et
le collage sur l'aubage d'une plateforme préalablement réalisée.

Description

Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.


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Aube de redresseur en matériau composite pour moteur à turbine
à gaz et son procédé de fabrication
Arrière-plan de l'invention
La présente invention se rapporte au domaine général des
aubes de redresseur pour moteur aéronautique à turbine à gaz.
Des exemples d'application de l'invention sont notamment les
aubes directrices de sortie (appelées OGV pour Outlet Guide Vane ),
les aubes directrices d'entrée (appelées IGV pour Inlet Guide Vane ), et
les aubes à calage variable (appelées VSV pour Variable Stator Vane )
d'une turbomachine aéronautique.
Typiquement, les aubes de redresseur d'un moteur
aéronautique à turbine à gaz présentent chacune deux plateformes
(intérieure et extérieure) qui sont rapportées sur l'aubage. Ces aubes de
redresseur forment des rangées d'aubes fixes qui permettent de guider le
flux gazeux traversant le moteur selon une vitesse et un angle appropriés.
Les aubes de redresseur sont généralement métalliques mais il
est devenu courant de les réaliser en matériau composite notamment pour
en diminuer la masse. Or, les procédés de fabrication des aubes de
redresseur en matériau métallique ou en matériau composite présentent
certains inconvénients.
En particulier, pour les aubes de redresseur métalliques, les
outillages à utiliser pour leur fabrication sont coûteux et longs à réaliser.
En effet, ces aubes de redresseur sont typiquement obtenues de fonderie,
ce qui nécessite deux empreintes différentes, à savoir un noyau
permanent qui est coûteux et long à fabriquer et requiert un traitement
contre l'usure, et un noyau sable avec agglomérant qui doit être refait très
fréquemment. De plus, ce type d'aube de redresseur nécessite une phase
de finition par usinage ou par traitement chimique pour finaliser la pièce.
Quant aux aubes de redresseur en matériau composite, elles
sont le plus souvent réalisées par des procédés de fabrication différents,
tels que par exemple le procédé manuel de stratifié/drapage, le procédé
de moulage par injection d'une préforme fibreuse (RTM pour Resin
Transfer Moulding ), le procédé par infusion de résine liquide, le procédé
de brodage, le procédé de thermo-compression, etc.

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Les procédés par stratifié/drapage sont coûteux et ne sont
cependant pas adaptées à la fabrication des aubes de redresseur qui ont
des petites tailles ou des facteurs de forme complexes. Les procédés par
injection de résine entraînent des défauts de décadrage de la préforme
fibreuse pendant sa mise en forme ou pendant sa consolidation et
présentent des risques de délaminage inter laminaire. De plus, certains de
ces procédés de fabrication nécessitent de rapporter les plateformes sur
l'aubage, ce qui induit des coûts de fabrication supplémentaires.
Par ailleurs, les aubes de redresseur en matériau composite
nécessitent de rapporter un clinquant métallique sur leur bord d'attaque
afin de protéger celui-ci contre l'érosion, l'abrasion et l'impact de corps
étrangers. Or, la mise en forme et l'assemblage du clinquant métallique
sur le bord d'attaque de l'aubage est une opération supplémentaire qui est
longue et coûteuse.
Objet et résumé de l'invention
Il existe donc un besoin de pouvoir disposer d'une aube de
redresseur qui ne présente pas les inconvénients liés aux procédés de
fabrication mentionnés ci-dessus.
Conformément à l'invention, ce but est atteint grâce à une aube
pour moteur à turbine à gaz, comprenant un aubage en matériau
composite ayant un renfort fibreux densifié par une matrice, le renfort
fibreux étant obtenu à partir de fibres longues pré-imprégnées et
agglomérées sous forme de mat, l'aubage étant muni sur au moins un
bord d'attaque d'une bande de renfort, et au moins une plateforme
positionnée à une extrémité radiale de l'aubage, la plateforme étant en
matériau composite ayant un renfort fibreux densifié par une matrice, le
renfort fibreux étant obtenu à partir de fibres longues discontinues pré-
imprégnées.
L'aube de redresseur selon l'invention est remarquable en ce
qu'elle présente une architecture hybride composée d'un aubage en mat
réalisé par un agglomérat de fibres longues pré-imprégnées sur le bord
d'attaque duquel est assemblée une bande de renfort. On entend ici par
mat un ensemble de filaments, de fibres discontinues ou de fils de
base, coupés ou non, et maintenus ensemble sous forme de nappe, de
tapis ou de lopin.

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En particulier, le mat en fibres longues, par exemple
discontinues, permet de donner une raideur globale à l'aube de redresseur
et la bande de renfort accentue la raideur locale afin de limiter la flexion
de l'aube de redresseur et d'éviter les modes vibratoires rédhibitoires tout
en limitant sa déformée. La structure de mat en fibres longues permet
également de conférer une structure isotrope et des propriétés
mécaniques homogènes dans le plan de l'aube.
Ainsi, une telle architecture présente de nombreux avantages
par rapport aux architectures connues de l'art antérieur, notamment en
termes de raideur et de coût et de facilité de fabrication. De plus, par le
choix des matériaux utilisés et du procédé de fabrication employé, cette
architecture présente une grande modularité relative à la topologie de
l'aube de redresseur en fonction des sollicitations mécaniques et du
positionnement dans le moteur.
La bande de renfort peut être positionnée au niveau du bord
d'attaque de l'aubage et recouvrir au moins en partie l'une des faces
latérales de l'aubage.
Cette bande de renfort permet de réaliser pour l'aubage un bord
d'attaque en matériau composite qui est destiné à le protéger des
problèmes d'abrasion, d'érosion et d'impact de corps étrangers. Dans cette
configuration qui recouvre au moins en partie l'une des faces latérales de
l'aubage, la bande de renfort permet également d'accentuer davantage la
raideur de l'aubage, et notamment dans son épaisseur.
Toujours dans cette configuration, la face latérale de l'aubage
non recouverte par la bande de renfort est avantageusement recouverte
en partie par une autre bande en tissu unidirectionnel de façon à limiter
les dissymétries de raideur et de retrait lors de la fabrication de l'aubage.
Alternativement, la bande de renfort peut être positionnée au
niveau du bord d'attaque de l'aubage et recouvrir au moins en partie les
deux faces latérales de l'aubage. Dans cette configuration, la bande de
renfort permet ainsi de fortement accentuer la raideur de l'aubage.
Ainsi, avec une même architecture d'aube de redresseur, il est
possible, simplement en modifiant la largeur de la bande de renfort, de
réaliser des aubes de redresseur de différentes catégories, à savoir une
aube de redresseur à sollicitation purement aérodynamique, une aube de

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redresseur non structurelle et une aube de redresseur semi-structurelle,
tout en réalisant une protection du bord d'attaque de son aubage.
De préférence, la bande de renfort est positionnée sur l'aubage
et sur au moins un congé= de raccordement entre l'aubage et la
plateforme.
L'aube de redresseur peut comprendre en outre une couche de
matériau viscoélastique interposée entre l'aubage et la bande de renfort
ou positionnée au sein de la bande de renfort. La présence d'une telle
couche (ou patch) viscoélastique permet de répondre aux problématiques
vibratoires, acoustiques ou d'amortissements que subit l'aube de
redresseur.
La bande de renfort est réalisée à partir d'une même bande de
tissu unidirectionnel ou de textile, ou par un empilement de plusieurs plis
pré-imprégnés de tissu unidirectionnel ou de textile en fibres de carbone
(de type qualifié comme suit : M pour Standard, IM pour module
intermédiaire, HR pour haute résistance, HM pour haut module) ou en
fibres de verre. En particulier, la largeur de cette bande de renfort et le
type de carbone utilisé seront fonction des efforts subis par l'aube de
redresseur. Un tissu pré-imprégné pourra ainsi être utilisé avec un motif
de tissage et/ou une séquence de plis prédéfinis en fonction de la raideur
demandée pour l'aubage. En particulier, dans le cas d'un renfort textile,
l'orientation privilégiée pourra varier pour faciliter sa mise en oeuvre sur
l'aubage. Concernant le mode de réalisation présentant des fibres de
verre, ledit renfort à tissu ou textile ayant ces fibres de verre pourra
augmenter légèrement la raideur mais aussi faire office de protection à
l'abrasion et/ou à l'érosion et ainsi protéger l'aube.
De préférence, les mats constitutifs des renforts fibreux de
l'aubage et de la plateforme sont réalisés à partir de bandelettes en fibres
de carbone. La taille de ces bandelettes (longueur et largeur) et le type de
carbone utilisé seront fonction des sollicitations de l'aubage.
L'invention a également pour objet une turbomachine
comprenant au moins une aube de redresseur telle que définie
précédemment.
L'invention a encore pour objet un procédé de fabrication d'une
aube de redresseur telle que définie précédemment, comprenant
successivement : le positionnement de la bande de renfort et de fibres

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longues pré-imprégnées et agglomérées en mats dans des cavités d'un
outillage de compression pour la réalisation des renforts fibreux
constitutifs de l'aubage et de la plateforme, la fermeture de l'outillage de
compression, la compression des mats et de la bande de renfort en
5 régulant la température et la pression de fermeture de l'outillage de
compression pour obtenir une transformation du composite utilisé,
l'ouverture de l'outillage de compression, et le démoulage de l'aube de
redresseur obtenue.
Selon une alternative, le procédé de fabrication d'une aube de
redresseur telle que définie précédemment comprend successivement : le
positionnement de la bande de renfort et de fibres longues pré-
imprégnées et agglomérées en mats dans des cavités d'un outillage de
compression pour la réalisation du renfort fibreux constitutif de l'aubage,
la fermeture de l'outillage de compression, la compression des mats et de
la bande de renfort en régulant la température et la pression de fermeture
de l'outillage de compression pour obtenir une transformation du
composite utilisé, l'ouverture de l'outillage de compression, le démoulage
de l'aubage obtenu, et le surmoulage d'une plateforme préalablement
réalisée sur l'aubage par un procédé d'injection de résine sous pression.
Selon une autre alternative, le procédé de fabrication d'une
aube de redresseur telle que définie précédemment comprend
successivement : le positionnement de la bande de renfort et de fibres
longues pré-imprégnées et agglomérées en mats dans des cavités d'un
outillage de compression pour la réalisation du renfort fibreux constitutif
de l'aubage, la fermeture de l'outillage de compression, la compression
des mats et de la bande de renfort en régulant la température et la
pression de fermeture de l'outillage de compression pour obtenir une
transformation du composite utilisé, l'ouverture de l'outillage de
compression, le démoulage de l'aubage obtenu, et le collage sur l'aubage
d'une plateforme préalablement réalisée.
Brève description des dessins
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention
ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins
annexés qui en illustrent des exemples de réalisation dépourvus de tout
caractère limitatif. Sur les figures :

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- la figure 1 est une vue en perspective d'une aube de
redresseur selon l'invention ;
- les figures 2A et 2B sont des vues de l'aube de redresseur de
la figure 1, respectivement en coupe transversale et en coupe
longitudinale ; et
- les figures 3 à 6 sont des vues en coupe transversale d'aubes
de redresseur selon des variantes de réalisation de l'invention.
Description détaillée de l'invention
L'invention s'applique à la réalisation d'aubes de redresseur pour
moteur aéronautique à turbine à gaz ayant un bord d'attaque.
Des exemples non limitatifs de telles aubes de redresseur sont
notamment les aubes directrices de sortie (OGV), les aubes directrices
d'entrée (IGV), et les aubes à calage variable (VSV), etc.
La figure 1 représente de façon schématique et en perspective
un exemple d'une telle aube de redresseur 2.
De façon connue en soi, l'aube de redresseur 2 comprend un
aubage 4 ayant une face intrados 4a et une face extrados 4b, une
plateforrne intérieure 6 assemblée sur une extrémité radiale intérieure de
l'aubage, et une plateforme extérieure 8 assemblée sur l'extrémité radiale
extérieure de l'aubage.
Selon l'invention, l'aubage 4 est réalisé en matériau composite
avec un renfort fibreux densifié par une matrice, le renfort fibreux étant
obtenu à partir de fibres longues pré-imprégnées, par exemple
discontinues, et agglomérées sous forme de mat (c'est-à-dire sous
forme d'une nappe, d'un tapis ou d'un lopin réalisé à partir de
l'agglomération de ces fibres). La fabrication d'un tel aubage sera décrite
ultérieurement.
De même, les plateformes intérieure 6 et extérieure 8 sont
réalisées en matériau composite avec un renfort fibreux obtenu également
à partir de fibres longues pré-imprégnées, par exemple discontinues, et
agglomérées sous forme de mat.
Par ailleurs, toujours selon l'invention et comme illustré sur les
figures 2A et 2B, le bord d'attaque de l'aubage 4 est formé par une bande
de renfort 10-1 en tissu unidirectionnel (UD) ou en textile pré-imprégné,
cette bande de renfort étant positionnée sur l'aubage au niveau du bord

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d'attaque et au moins sur les congés de raccordement 12 entre l'aubage
et les plateformes intérieure 6 et extérieure 8. Eventuellement, la bande
de renfort peut ne pas recouvrir ces congés de raccordement.
Dans la partie gauche de la figure 2B, la bande de renfort 10-1
s'étend seulement sur les congés de raccordement 12 entre l'aubage et les
plateformes intérieure 6 et extérieure 8. Alternativement, comme
représenté sur la partie droite de la figure 2B, la bande de renfort 10-2
peut s'étendre à la fois sur ces congés de raccordement, mais également
sur les plateformes 6, 8.
Par ailleurs, dans un autre mode de réalisation non représenté
sur les figures, la bande de renfort peut être directement noyée dans
l'épaisseur des plateformes 6, 8. Cette solution permet d'éviter tout
délaminage entre la bande de renfort et le mat constitutif des plateformes
lors des perçages et lamages de ces dernières pour leur fixation sur le
carter.
De plus, comme représenté sur la figure 2A, la bande de renfort
10-1 peut présenter un positionnement dit simple dans lequel elle est
positionnée uniquement sur le bord d'attaque de l'aubage 4.
Selon une variante représentée sur la figure 3, la bande de
renfort 10-3 présente un positionnement asymétrique dans lequel elle
recouvre non seulement le bord d'attaque de l'aubage, mais également en
partie l'une des faces latérales de l'aubage (à savoir ici la face intrados
4a). Cette configuration permet d'augmenter la raideur de l'aubage, ce qui
améliore sa résistance aux sollicitations et sa protection à l'érosion.
Selon une autre variante représentée sur la figure 4, la bande
de renfort 10-4 présente un positionnement symétrique dans lequel elle
recouvre non seulement le bord d'attaque de l'aubage 4, mais également
en partie les deux faces latérales de l'aubage (à savoir les faces intrados
4a et extrados 4b). Par rapport à la présente variante, cette configuration
permet d'augmenter davantage la raideur de l'aubage et d'éviter les
déformations post-fabrication.
On notera que plus le recouvrement des faces latérales de
l'aubage par la bande de renfort sera élevé, plus grande sera la raideur
conférée à l'aubage.
On notera également que la forme de la bande renfort n'est pas
nécessairement rectangulaire : par exemple elle peut être en forme de

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vague de façon à répondre aux problématiques de déformation le long du
bord de fuite à une même fréquence.
Selon encore une autre variante représentée sur la figure 5, la
bande de renfort 10-5 présente un positionnement asymétrique dans
lequel elle recouvre le bord d'attaque et en partie la face extrados 4b de
l'aubage 4. De plus, la face latérale de l'aubage qui est non recouverte par
la bande de renfort (à savoir la face intrados 4a) est recouverte en partie
par une autre bande 14 également en tissu unidirectionnel ou en textile
pré-imprégné.
La présence de cette bande additionnelle 14 permet de limiter
les dissymétries de raideur et de retrait/déformation lors de la fabrication
de l'aubage. En particulier, la largeur de cette bande 14 sera fonction de
l'importance de la déformation subie lors de la fabrication de l'aubage.
Selon encore une autre variante représentée sur la figure 6,
l'aube de redresseur 2 comprend en outre une couche de matériau
viscoélastique 16 qui est interposée entre l'aubage 4 et la bande de
renfort 10-6. Cette couche (ou patch) 16 est dans l'exemple représentée
sur la figure 6 positionnée au niveau de la face intrados 4a de l'aubage et
recouverte par la bande de renfort 10-6, cette dernière pouvant présenter
un positionnement symétrique dans lequel elle recouvre en partie les faces
intrados et extrados de l'aubage.
La présence de cette couche de matériau viscoélastique 16
permet ainsi de répondre aux problématiques vibratoires, acoustiques ou
d'amortissement que rencontre l'aube de redresseur. En effet, cette
couche permet l'absorption d'énergie, de fréquences et atténue les modes
vibratoires afin de limiter ainsi les vibrations et les déformations que
l'aube
de redresseur subit en fonctionnement.
La couche de matériau viscoélastique 16 peut être interposée
entre l'aubage et la bande de renfort. Alternativement, elle peut être
positionnée au sein de la bande de renfort, c'est-à-dire être ajoutée entre
deux plis successifs constituant la bande de renfort.
A titre d'exemple, le matériau viscoélastique utilisé sera de type
élastomère, caoutchouc, etc.
On décrira maintenant différents procédés de fabrication de
l'aube de redresseur conforme à l'invention.

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Un premier procédé de fabrication est dit de thermo-
compression . Il permet de réaliser une aube de redresseur selon
l'invention qui est monobloc.
Ce procédé de fabrication par thermo-compression nécessite un
outillage de compression composé d'une carcasse dans laquelle sont
rapportées les empreintes (ou cavités) de l'aube de redresseur à fabriquer
et muni éventuellement d'un système d'éjection pour extraire la pièce
fabriquée. Ces empreintes sont thermiquement régulées pour amener la
résine injectée à sa température de fusion et ainsi transformer le mat.
Une première étape de ce procédé consiste à réaliser le renfort
fibreux destiné à la réalisation de l'aubage et des plateformes de l'aube de
redresseur. A cet effet, des bandelettes (ou chips ) pré-imprégnées
sont découpés dans une bande de tissu unidirectionnel ou de textile,
typiquement en fibres de carbone, les dimensions (longueur et largeur) et
le type de carbone utilisé pour ces bandelettes étant fonction du niveau de
raideur souhaité dans l'aube de redresseur. Par exemple, les bandelettes
pourront avoir une largeur comprise entre 4 et 15 mm et une longueur
comprise entre 4 et 150 mm, voire 2 mm de largeur et/ou de longueur.
Les fibres longues pourront être continues ou discontinues avant
transformation en fonction du procédé d'injection choisi. Les fibres
discontinues présenteront une longueur comprise sensiblement entre 2
mm et 100 mm en fonction de la taille du granulé comprenant la résine.
Ces fibres sont souvent discontinues ou peuvent être continues
en fonction de la topologie de la pièce, du taux volumique de fibre présent
dans la résine, du procédé utilisé, de paramètres de processus de
transformation, de phénomènes rhéologiques et/ou d'interaction entre
fibres. Ces fibres conserveront leurs longueurs initiales ou bien seront
cassées pendant la phase dynamique correspondant au remplissage pour
présenter une distribution de longueur de fibre finale sensiblement
comprise entre 0,1 mm et 100 mm.
Ces bandelettes de fibres de carbone sont alors agglomérées en
tapis ou lopin pour former un mat. Cette solution permet de facilement
manipuler ces bandelettes avant le positionnement dans l'outillage de
compression. Un simple amas de bandelettes peut également être créé
(puis positionné, injecté et inséré dans l'outillage de compression).

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La superposition et le positionnement des bandelettes au sein
du mat est aléatoire mais avec si possible un motif réitérable pour
permettre une reproductibilité de l'aube de redresseur. De préférence, le
mat présentera une structure isotrope pour permettre d'obtenir des
5 propriétés
mécaniques homogènes dans le plan. Quant à la forme du mat,
elle dépend de la complexité de l'aube de redresseur à fabriquer (taille,
épaisseur, évolution de forme, etc.).
On notera que le renfort fibreux destiné à la réalisation des
plateformes de l'aube de redresseur peut être réalisé avec le même mat
10 que celui
destiné à la réalisation de l'aubage. Alternativement, on pourra
choisir pour les plateformes un mat dans lequel le rapport de forme
(longueur/largeur des bandelettes de fibres de carbone) est plus faible
que pour l'aubage. En effet, celles-ci sont moins sollicitées que l'aubage.
On notera également que le mat pourra être pré-polymérisé,
typiquement jusqu'à 20-50%, -avant Son positionnement dans les cavités
de l'outillage de compression, cette pré-polymérisation permettant ainsi de
conserver de la résine pour la cohésion entre les bandelettes et la bande
de renfort. Ainsi, intervient un effet qualifié de "lessivage" (ou "wash out")

correspondant à une migration de la résine autour du renfort. En exemple
pour de la résine de famille époxy, le mat pourra être pré-polymérisé à
30%.
Parallèlement à l'étape de création de ces mats, le procédé de
fabrication par therrno-compression consiste à créer la bande de renfort.
Celle-ci est réalisée par une même bande de tissu UD ou de textile,
typiquement en fibres de carbone, qui est découpée par exemple sous une
forme rectangulaire. Alternativement, la bande de renfort peut être
réalisée par un empilement de plusieurs plis pré-imprégnés de tissu UD ou
de textile, également en fibres de carbone.
A l'étape suivante du procédé, la bande de renfort et le mat
pour la réalisation des renforts fibreux constitutifs de l'aubage et des
plateformes ainsi réalisés sont positionnés dans les cavités de l'outillage de

compression.
Si deux types de mat sont utilisés, le mat pour la réalisation du
renfort fibreux de l'aubage sera positionné dans un premier temps dans
une cavité de l'outillage de compression avec la bande de renfort, puis le
mat pour la réalisation des plateformes sera positionné dans un second

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temps. Alternativement, ils pourront être positionnés en même temps
dans un même outillage de compression. Encore alternativement, ils
pourront être positionnés en même temps dans un même outillage de
compression pour y subir une pré-consolidation préalablement à leur
positionnement dans l'outillage de compression final.
L'outillage de compression est alors fermé. La résine utilisée
pour les bandelettes pré-imprégnées pourra être une résine
thermodurcissable appartenant à la famille des époxydes, bismaléimides,
polyimides, polyesters, vinlyesters, cyanate esters, phénoliques, etc.
Alternativement, la résine pourra être une résine thermoplastique du type
polysulfure de phénylène (PPS), polysulfone (PS), polyéthersulfone (PES),
polyamide-imide (PAT), polyétherimide (PET), ou bien de la famille des
polyaryléthercétones (PAEK) : PEK, PEKK, PEEK, PEKKEK, etc.
La fermeture de l'outillage de compression entraîne une
compression des mats et de la bande de renfort placés à l'intérieur de
celui-ci, ce qui permet aux mats de se mettre en forme dans les cavités de
l'outillage de compression. Cette étape de compression pourra être
réalisée, soit par la fermeture de l'outillage de compression, soit par le
déplacement de noyaux mobiles présents à l'intérieur de l'outillage de
compression.
De façon concomitante à l'étape de compression, il est prévu de
réguler la température de l'outillage de compression pour obtenir une
transformation et une polymérisation de la résine (c'est-à-dire une cuisson
pour une résine thermodurcissable et un refroidissement pour une résine
thermoplastique).
Plus précisément, dans le cas d'une résine thermodurcissable, il
est avantageux de recourir à un premier cycle de chauffage spécifique
proche de la température de fusion de la résine avec des rampes de
températures contrôlées pour la mise en forme des mats, suivi d'un
deuxième cycle de chauffage également contrôlé pour la
consolidation/réticulation/polymérisation de la résine. Ceci permet de
réaliser la mise en forme et l'aspect cohésif/adhésif des mats et de la
bande de renfort.
Dans le cas d'une résine thermoplastique, ce deuxième cycle
sera constitué d'un cycle de refroidissement afin d'atteindre la
température d'éjection de la pièce et ainsi bien cristalliser/polymériser les

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polymères semi-cristallins ou amorphes afin d'obtenir des propriétés
mécaniques optimales et de limiter les contraintes résiduelles et les
déformations post-injection.
La régulation thermique de l'outillage de compression pourra
être réalisée par tout moyen connu de régulation, par exemple par
l'utilisation de cartouches chauffages, par une régulation sous eau ou
huile, par un système de chauffage par induction, etc.
A l'issue de cette étape, l'outillage de compression est alors
ouvert et l'aube de redresseur ainsi obtenue est extraite (par
l'intermédiaire d'un système d'éjection ou manuellement ou de façon
automatique par un préhenseur).
Un deuxième procédé de fabrication de l'aube de redresseur
applique le procédé de thernno-compression précédemment décrit pour
l'obtention de l'aubage de l'aube de redresseur (sans les plateformes),
suivi d'une étape de surmoulage des plateformes préalablement réalisées
sur l'aubage par un procédé d'injection de résine sous pression.
Le procédé de fabrication de l'aubage par thernno-compression
est ainsi strictement identique à celui décrit ci-avant.
L'aubage en matériau composite ainsi réalisé est ensuite placé
dans un moule d'injection pour effectuer un surmoulage de l'aubage pour
la réalisation des plateformes à l'aide d'une résine thermoplastique ou
thermodurcissable (éventuellement chargée).
On pourra se référer à la demande de brevet française n 13
57485 déposée le 29 juillet 2013 par la société SAFRAN qui décrit un
procédé d'assemblage par surmoulage d'un bord d'attaque métallique sur
une aube en matériau composite. Dans son principe, ce procédé peut être
appliqué pour réaliser le surmoulage des plateformes en matériau
composite sur l'aubage en matériau composite de l'aube de redresseur
selon l'invention.
Brièvement, ce procédé de surmoulage prévoit une phase
dynamique de remplissage de la cavité du moule d'injection par injection
de résine sous pression, suivie d'une phase de commutation, puis d'une
phase statique de compactage/maintien et d'une phase de solidification ou
réticulation/cuisson de la résine injectée. Après solidification de la résine,
le moule d'injection est ouvert et la pièce (aubage avec ses plateformes
surmoulées) est éjectée.

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Un troisième procédé de fabrication de l'aube de redresseur
applique le procédé de thermo-compression précédemment décrit pour
l'obtention de l'aubage de l'aube de redresseur avec éventuellement les
platefornies, un procédé d'injection connu pour la fabrication des
platefornnes (le cas échéant), puis une étape de collage sur l'aubage des
plateforrnes. Cette étape de collage pourra être réalisée par des procédés
connus tels que par collage par ultrasons, dépose de colle, etc.

Representative Drawing
A single figure which represents the drawing illustrating the invention.
Administrative Status

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Administrative Status

Title Date
Forecasted Issue Date 2023-03-28
(86) PCT Filing Date 2015-08-20
(87) PCT Publication Date 2016-03-03
(85) National Entry 2017-02-09
Examination Requested 2020-07-28
(45) Issued 2023-03-28

Abandonment History

Abandonment Date Reason Reinstatement Date
2017-08-21 FAILURE TO PAY APPLICATION MAINTENANCE FEE 2017-09-26

Maintenance Fee

Last Payment of $210.51 was received on 2023-07-21


 Upcoming maintenance fee amounts

Description Date Amount
Next Payment if standard fee 2024-08-20 $277.00
Next Payment if small entity fee 2024-08-20 $100.00

Note : If the full payment has not been received on or before the date indicated, a further fee may be required which may be one of the following

  • the reinstatement fee;
  • the late payment fee; or
  • additional fee to reverse deemed expiry.

Patent fees are adjusted on the 1st of January every year. The amounts above are the current amounts if received by December 31 of the current year.
Please refer to the CIPO Patent Fees web page to see all current fee amounts.

Payment History

Fee Type Anniversary Year Due Date Amount Paid Paid Date
Application Fee $400.00 2017-02-09
Reinstatement: Failure to Pay Application Maintenance Fees $200.00 2017-09-26
Maintenance Fee - Application - New Act 2 2017-08-21 $100.00 2017-09-26
Maintenance Fee - Application - New Act 3 2018-08-20 $100.00 2018-07-19
Maintenance Fee - Application - New Act 4 2019-08-20 $100.00 2019-07-22
Maintenance Fee - Application - New Act 5 2020-08-20 $200.00 2020-07-21
Request for Examination 2020-08-20 $800.00 2020-07-28
Maintenance Fee - Application - New Act 6 2021-08-20 $204.00 2021-07-21
Maintenance Fee - Application - New Act 7 2022-08-22 $203.59 2022-07-21
Final Fee $306.00 2023-01-20
Maintenance Fee - Patent - New Act 8 2023-08-21 $210.51 2023-07-21
Owners on Record

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Document
Description 
Date
(yyyy-mm-dd) 
Number of pages   Size of Image (KB) 
Request for Examination 2020-07-28 4 92
Examiner Requisition 2021-09-03 4 198
Amendment 2021-12-23 10 298
Claims 2021-12-23 3 107
Final Fee 2023-01-20 4 99
Representative Drawing 2023-03-09 1 8
Cover Page 2023-03-09 1 48
Electronic Grant Certificate 2023-03-28 1 2,527
Abstract 2017-02-09 2 95
Claims 2017-02-09 3 114
Drawings 2017-02-09 2 50
Description 2017-02-09 13 682
Representative Drawing 2017-02-09 1 8
Cover Page 2017-08-30 2 49
Patent Cooperation Treaty (PCT) 2017-02-09 1 39
Patent Cooperation Treaty (PCT) 2017-02-09 2 117
International Search Report 2017-02-09 4 119
National Entry Request 2017-02-09 6 219