Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
CA 02850901 2014-04-02
WO 2013/054049
PCT/FR2012/052314
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AUBE DE STATOR DE TURBOMACHINE COMPORTANT UNE PORTION
BOMBEE .
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
L'invention concerne une aube de
turbomachine qui est réalisée de manière à limiter les
coïncidences de fréquences de vibration de l'aube par
rapport aux fréquences de sollicitation de l'aube lors
du fonctionnement de la turbomachine, qui risqueraient
d'aboutir à une détérioration de l'aube ou bien sa
casse.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
Lors du fonctionnement d'une turbomachine,
l'écoulement de gaz le long des aubes de stator
provoquent la mise en vibration des aubes.
Chaque aube possède une ou plusieurs
fréquences propres pour lesquelles l'amplitude de la
vibration peut devenir trop importante et provoquer la
détérioration ou la casse de l'aube.
Le document US 3.745.629 décrit une aube de
turbomachine qui est courbée selon un profil qui est
similaire au profil d'une aube en vibration dans une de
ses fréquences propres.
Cette courbure permet de limiter les
vibrations de l'aube dans une plage de fréquences
correspondant aux conditions de fonctionnement de la
turbomachine, et limite aussi les risques de casse de
l'aube.
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Cependant, une telle courbure réduit aussi
l'efficacité et le rendement aérodynamique de l'aube.
L'invention a pour but de proposer une aube
de turbomachine qui est réalisée de manière que la ou
les fréquences propres de l'aube sont différentes des
fréquences de sollicitation de l'aube lors du
fonctionnement de la turbomachine.
EXPOSÉ DE L'INVENTION
L'invention propose une aube de compresseur
de turbomachine d'orientation principal radiale par
rapport à l'axe principal de la turbomachine, l'aube
comportant une partie radialement interne de pied, une
partie radialement externe de tête et une partie
radialement intermédiaire,
caractérisée en ce que l'aube, comporte une
partie bombée tangentiellement dans une direction et au
moins une partie rectiligne au niveau de la partie de
pied et/ou au niveau de la partie de tête.
Une telle portion bombée tangentiellement
modifie la réponse en vibration de l'aube aux
sollicitations en vibration, et éloigne les fréquences
dites à risque hors de la plage de fonctionnement de
l'aube.
De préférence, la longueur radiale L1 de la
partie bombée est comprise entre 30% et 60% de la
longueur radiale L de l'aube.
De préférence, l'amplitude tangentielle A
de la partie bombée est comprise entre 1% et 5% de la
longueur radiale L de l'aube.
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De préférence, la dite partie rectiligne
est inclinée d'un angle inférieur ou égal à 30 par
rapport à la direction principale radiale de l'aube.
De préférence, la partie bombée est
positionnée radialement au niveau de la partie de pied.
De préférence, la
partie bombée est
positionnée radialement au niveau de la partie de tête.
De préférence, la partie bombée est
positionnée radialement au niveau de la partie médiane.
De préférence, la partie bombée est bombée
tangentiellement en direction de l'intrados de l'aube.
L'invention propose aussi un stator de
compresseur de turbomachine comportant des aubes
radiales réparties autour de l'axe principal de la
turbomachine, caractérisé en ce que chaque aube est
réalisée tel que défini précédemment.
L'invention propose aussi une turbomachine
comportant un stator qui comporte des aubes telles que
définies précédemment.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
D'autres caractéristiques et avantages de
l'invention apparaîtront à la lecture de la description
détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on
se reportera aux figures annexées parmi lesquelles :
- la figure 1 est une représentation
schématique en perspective d'une aube comportant une
portion bombée selon l'invention ;
- la figure 2 est une représentation de la
loi d'empilage tangentiel du centre de gravité des
sections d'une aube selon l'invention.
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EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
Dans la description qui va suivre, des
éléments identiques, similaires ou analogues seront
désignés par les mêmes chiffres de référence.
Pour la description de l'invention, on
adoptera à titre non limitatif les orientations
radiale, tangentielle et axiale selon le repère R, T, A
indiqué à la figure 1, dans lequel l'orientation
radiale est l'orientation principale de l'aube et
l'orientation tangentielle est l'orientation
perpendiculaire à un plan axial principal de l'aube.
On a représenté à la figure 1 une aube 10
faisant partie d'un stator (non représenté) du
compresseur d'une turbomachine.
Le compresseur comporte une pluralité
d'aubes 10 qui sont réparties de manière régulière
autour de l'axe principal de la turbomachine, pour
former un ensemble annulaire, appelé grille de
redresseur, qui est traversé par un flux de gaz, ici de
l'air.
L'aube 10 s'étend globalement radialement
selon l'orientation R par rapport à l'axe principal de
la turbomachine.
L'aube 10 comporte une partie radialement
interne 12, appelée pied de l'aube, au niveau de
laquelle l'aube 10 est fixée à une virole interne du
compresseur (non représentée).
L'aube 10 comporte une partie radialement
externe 14 appelée tête de l'aube, au niveau de
laquelle l'aube 10 est fixée à une virole externe du
compresseur (non représentée).
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L'aube 10 comporte une partie intermédiaire
16 reliant le pied 12 à la tête 14 de l'aube 10.
La virole interne et la virole externe du
compresseur délimitent un conduit annulaire appelé
5 veine, dans lequel le flux d'air circule et interagit
avec l'aube 10.
L'aube 10 comporte aussi un bord d'attaque
18, qui est situé axialement en amont selon le sens
d'écoulement de gaz par rapport à l'aube 10, et un bord
de fuite 20 qui est situé axialement en aval selon le
sens d'écoulement de gaz par rapport à l'aube 10.
L'aube 10 est en outre cambrée et comporte
une face 22 appelée intrados, qui est située du côté
opposé à la cambrure et une face 24 appelée extrados
qui est située du côté de la cambrure.
On a représenté à la figure 2 une courbe 26
représentant la loi d'empilage tangentiel du centre de
gravité des sections de l'aube 10.
Cette loi d'empilage tangentiel correspond
à la position du centre de gravité de chaque section de
l'aube selon un plan perpendiculaire à la direction
principale radiale de l'aube, par rapport à un axe
principal radial de l'aube 10.
Cette courbe 26 comporte une portion de
pied 28 correspondant au pied 12 de l'aube 10, une
portion de tête 30 correspondant à la tête 14 de l'aube
10 et une portion intermédiaire 32 correspondant à la
partie intermédiaire 16 de l'aube 10.
Selon l'invention, l'aube 10 est réalisée
de manière qu'elle comporte une partie 34 qui est
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bombée tangentiellement et au moins une partie
rectiligne.
Ainsi, comme on peut le voir plus en
détails à la figure 2, la courbe 26 comporte une
portion bombée tangentiellement 36 correspondant à la
partie bombée 34. La courbe 26 comporte aussi au moins
une portion rectiligne correspondant à la partie
rectiligne de l'aube 10.
Selon l'invention, la partie rectiligne de
l'aube 10 est située au niveau du pied 12 et/ou au
niveau de la tête 14 de l'aube 10, selon la position de
la partie bombée 34.
Ainsi, la portion rectiligne de la courbe
26 est située au niveau de la portion de pied 28 et/ou
au niveau de la portion de tête 30, en fonction de la
position radiale de la portion bombée 36.
Selon un premier aspect de l'invention, la
partie bombée 34 est située radialement au niveau du
pied 12 de l'aube 10. La partie rectiligne est alors
située au niveau de la tête 14 de l'aube 10. Par
conséquent, la portion bombée 36 est située radialement
au niveau de la portion de pied 28 et la portion de
tête 30 de la courbe 26 est rectiligne.
Selon un deuxième aspect de l'invention, la
partie bombée 34 est située radialement au niveau de la
tête 14 de l'aube 10. La partie rectiligne est alors
située au niveau du pied 12 de l'aube 10. La portion
bombée 36 de la courbe 26 est par conséquent située
radialement au niveau de la portion de tête 30 et la
portion de pied 28 de la courbe 26 est rectiligne.
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Selon un troisième aspect de l'invention,
la partie bombée 34 est située radialement au niveau de
la partie intermédiaire 16 de l'aube 10. Le pied 12 et
la tête 14 de l'aube 10 forment chacun une partie
rectiligne de l'aube 10.
Par conséquent, la portion bombée 36 est
située radialement au niveau de la portion
intermédiaire 32 et la portion de pied 28 et la portion
de tête 30 de la courbe 26 sont toutes les deux
rectilignes.
En outre, selon un mode de réalisation
préféré, l'aube 10 est bombée de manière telle que la
partie bombée 34 est bombée tangentiellement en
direction de l'intrados 22, comme représenté à la
figure 1.
Selon une variante de réalisation non
représentée, la partie bombée 34 est bombée en
direction de l'extrados 24.
Les dimensions de la portion bombée 36 sont
définies par rapport à la longueur radiale "L" de
l'aube 10.
Ainsi, la dimension radiale "L1" de la
portion bombée 36 est comprise entre 30% et 60% de la
dimension radiale "L" de l'aube 10.
Aussi, la dimension tangentielle "A" de la
portion bombée 36 est comprise entre 1% et 5 % de la
dimension radiale "L" de l'aube 10.
Comme on l'a dit précédemment, selon la
position radiale de la portion bombée, la portion de
pied 28 et/ou la portion de tête 30 est rectiligne.
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Dans ce cas, chaque portion de tête 28
et/ou de pied 30 qui est rectiligne, est inclinée par
rapport à la direction principale radiale de l'aube
d'un angle dont la valeur est inférieure ou égale à
30 .
