FR3096733A1 - Turbomachine assembly - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un ensemble pour turbomachine comprenant :- un premier rotor comprenant :○ un disque (120), et○ une pluralité d’aubes (122) susceptibles de battre par rapport au disque (120),- un deuxième rotor (140), et- un amortisseur (2) configuré pour amortir un déplacement du premier rotor par rapport au deuxième rotor (140), dans un plan orthogonal à l’axe longitudinal, l’amortisseur (2) comprenant :○ une première partie d’appui (21) venant en appui sur le premier rotor en une première zone d’appui s’étendant sur un premier secteur angulaire autour de l’axe longitudinal,○ une deuxième partie d’appui (22) venant en appui sur le premier rotor en une deuxième zone d’appui, différente de la première zone d’appui, la deuxième zone d’appui s’étendant sur un deuxième secteur angulaire autour de l’axe longitudinal, le deuxième secteur angulaire étant inférieur au premier secteur angulaire. Figure pour l’abrégé : Fig. 3The present invention relates to an assembly for a turbomachine comprising: - a first rotor comprising: ○ a disc (120), and ○ a plurality of blades (122) capable of flapping relative to the disc (120), - a second rotor (140 ), and- a damper (2) configured to damp a movement of the first rotor relative to the second rotor (140), in a plane orthogonal to the longitudinal axis, the damper (2) comprising: ○ a first part of support (21) bearing on the first rotor in a first bearing zone extending over a first angular sector around the longitudinal axis, ○ a second bearing portion (22) bearing on the first rotor in a second bearing zone, different from the first bearing zone, the second bearing zone extending over a second angular sector around the longitudinal axis, the second angular sector being smaller than the first angular sector. Figure for the abstract: Fig. 3
Description
La présente invention concerne un ensemble pour turbomachine.The present invention relates to an assembly for a turbomachine.
L’invention vise plus spécifiquement un ensemble pour turbomachine comprenant un amortisseur.The invention relates more specifically to an assembly for a turbomachine comprising a shock absorber.
Une turbomachine connue de l’état de la technique comprend un carter et une soufflante susceptible d’être mise en rotation par rapport au carter, autour d’un axe longitudinal, grâce à un arbre de soufflante.A turbomachine known from the state of the art comprises a casing and a fan capable of being rotated relative to the casing, around a longitudinal axis, thanks to a fan shaft.
La soufflante comprend un disque centré sur l’axe longitudinal, et une pluralité d’aubes réparties circonférentiellement au niveau de la partie externe du disque.The fan comprises a disc centered on the longitudinal axis, and a plurality of vanes distributed circumferentially at the level of the external part of the disc.
Le domaine de fonctionnement de la soufflante est limité. Plus précisément, l’évolution d’un taux de compression de la soufflante en fonction d’un débit d’air qu’elle aspire lors de sa mise en rotation, est restreinte à un domaine prédéterminé.The operating range of the blower is limited. More precisely, the evolution of a compression ratio of the fan as a function of an airflow that it sucks in when it is put into rotation, is restricted to a predetermined domain.
Au-delà de ce domaine, la soufflante est en effet soumise à des phénomènes aéroélastiques qui la déstabilisent. Plus précisément, l’air circulant à travers la soufflante en fonctionnement apporte de l’énergie aux aubes, et les aubes répondent sur leurs modes propres à des niveaux pouvant dépasser la limite d’endurance du matériau qui les constitue. Ce couplage fluide-structure génère donc des instabilités vibratoires qui accélèrent l’usure de la soufflante, et diminuent sa durée de vie.Beyond this range, the fan is in fact subject to aeroelastic phenomena which destabilize it. More precisely, the air circulating through the fan in operation brings energy to the blades, and the blades respond on their own modes at levels that can exceed the endurance limit of the material that constitutes them. This fluid-structure coupling therefore generates vibratory instabilities which accelerate the wear of the fan, and reduce its lifespan.
Une soufflante qui comprend un nombre d’aubes réduit, et qui est soumise à des charges aérodynamiques élevées, est très sensible à ce genre de phénomènes.A fan with a reduced number of blades, and which is subjected to high aerodynamic loads, is very sensitive to this type of phenomenon.
C’est la raison pour laquelle il est nécessaire de garantir une marge suffisante entre le domaine de fonctionnement stable et les zones d’instabilité, de sorte à ménager les limites d’endurance de la soufflante.This is the reason why it is necessary to guarantee a sufficient margin between the stable operating range and the areas of instability, so as to accommodate the endurance limits of the fan.
Pour ce faire, il est connu de doter la soufflante d’amortisseurs. Des exemples d’amortisseurs ont été décrits dans les documents FR 2 949 142, EP 1 985 810 et FR 2 923 557, au nom de la Demanderesse. Ces amortisseurs sont tous configurés pour être logés entre la plateforme et le pied de chaque aube, au sein du logement délimité par les échasses respectives de deux aubes successives. Par ailleurs, de tels amortisseurs fonctionnent lors d’un déplacement relatif entre deux plateformes d’aubes successives, par dissipation de l’énergie de vibration, par exemple par frottement. Par conséquent, ces amortisseurs s’attachent uniquement à amortir un premier mode vibratoire des aubes qui caractérise une réponse synchrone des aubes aux sollicitations aérodynamiques. Dans ce premier mode vibratoire, le déphasage inter-aube est non nul.To do this, it is known to provide the fan with dampers. Examples of shock absorbers have been described in documents FR 2 949 142, EP 1 985 810 and FR 2 923 557, in the name of the Applicant. These dampers are all configured to be housed between the platform and the root of each blade, within the housing delimited by the respective stilts of two successive blades. Furthermore, such dampers operate during relative movement between two successive blade platforms, by dissipation of vibration energy, for example by friction. Consequently, these dampers only aim to damp a first vibratory mode of the blades which characterizes a synchronous response of the blades to aerodynamic stresses. In this first vibratory mode, the inter-blade phase shift is non-zero.
Toutefois, de tels amortisseurs sont totalement inefficaces pour amortir un deuxième mode vibratoire dans lequel chaque aube bat par rapport au disque avec un déphasage inter-aube nul. En effet, dans ce deuxième mode vibratoire, il n’existe pas de déplacement relatif entre deux plateformes d’aubes successives. Cette réponse particulière des aubes aux sollicitations aérodynamiques, quoique asynchrone, implique tout de même un moment non nul sur l’arbre de soufflante. En outre, ce deuxième mode vibratoire est couplé entre les aubes, le disque, et l’arbre de soufflante. L’amplitude de ce deuxième mode vibratoire est d’autant importante que les aubes sont grandes.However, such dampers are totally ineffective for damping a second vibratory mode in which each blade beats relative to the disc with zero inter-blade phase shift. Indeed, in this second vibratory mode, there is no relative displacement between two successive blade platforms. This particular response of the blades to aerodynamic stresses, although asynchronous, nevertheless implies a non-zero moment on the fan shaft. In addition, this second vibratory mode is coupled between the blades, the disc, and the fan shaft. The amplitude of this second vibratory mode is all the greater as the blades are large.
Il existe donc un besoin de palier au moins un des inconvénients de l’état de la technique précédemment décrits.There is therefore a need to overcome at least one of the disadvantages of the prior art described above.
Un but de l’invention est d’amortir un mode de vibration d’un rotor dans lequel le déphasage entre les aubes dudit rotor est nul.An object of the invention is to damp a mode of vibration of a rotor in which the phase difference between the blades of said rotor is zero.
Un autre but de l’invention est d’influencer l’amortissement de modes de vibration d’un rotor dans lequel le déphasage entre les aubes dudit rotor est non nul.Another object of the invention is to influence the damping of vibration modes of a rotor in which the phase difference between the blades of said rotor is non-zero.
Un autre but de l’invention est de proposer une solution d’amortissement simple et facile à mettre en œuvre.Another object of the invention is to propose a damping solution that is simple and easy to implement.
Il est à cet effet proposé, selon un premier aspect de l’invention, un ensemble pour turbomachine comprenant :
- un carter,
- un premier rotor :
○ mobile en rotation par rapport au carter autour d’un axe longitudinal, et
○ comprenant :
* un disque, et
* une pluralité d’aubes susceptibles de battre par rapport au disque lors d’une rotation du premier rotor par rapport au carter,
- un deuxième rotor mobile en rotation par rapport au carter autour de l’axe longitudinal, et
- un amortisseur configuré pour amortir un déplacement du premier rotor par rapport au deuxième rotor, dans un plan orthogonal à l’axe longitudinal, le déplacement étant causé par un battement d’au moins une aube parmi la pluralité d’aubes, l’amortisseur comprenant :
○ une première partie d’appui :
* venant en appui sur le premier rotor en une première zone d’appui s’étendant sur un premier secteur angulaire autour de l’axe longitudinal, et
* étant configurée pour appliquer un premier effort centrifuge sur le premier rotor, et
○ une deuxième partie d’appui venant en appui sur le premier rotor en une deuxième zone d’appui, différente de la première zone d’appui, la deuxième zone d’appui s’étendant sur un deuxième secteur angulaire autour de l’axe longitudinal, le deuxième secteur angulaire étant inférieur au premier secteur angulaire.To this end, it is proposed, according to a first aspect of the invention, an assembly for a turbomachine comprising:
- a casing,
- a first rotor:
○ rotatable relative to the housing around a longitudinal axis, and
○ including:
* a disc, and
* a plurality of blades capable of beating relative to the disc during rotation of the first rotor relative to the housing,
- a second rotor rotatable relative to the housing around the longitudinal axis, and
- a damper configured to damp a displacement of the first rotor relative to the second rotor, in a plane orthogonal to the longitudinal axis, the displacement being caused by a beat of at least one blade among the plurality of blades, the damper including:
○ a first support part:
* bearing on the first rotor in a first bearing zone extending over a first angular sector around the longitudinal axis, and
* being configured to apply a first centrifugal force on the first rotor, and
○ a second bearing part bearing on the first rotor in a second bearing zone, different from the first bearing zone, the second bearing zone extending over a second angular sector around the axis longitudinal, the second angular sector being less than the first angular sector.
C’est en amortissant un déplacement du premier rotor par rapport au deuxième rotor, dans un plan orthogonal à l’axe longitudinal, qu’il est possible d’influencer le deuxième mode vibratoire. De fait, contrairement au premier mode vibratoire, le deuxième mode vibratoire se caractérise par un déphasage inter-aube nul. Par conséquent, disposer un amortisseur entre deux aubes successives d’un rotor, comme cela a déjà été proposé dans l’art antérieur, ne produit aucun effet sur le deuxième mode vibratoire. L’amortisseur de l’ensemble précédemment décrit présente, quant à lui, l’avantage d’influencer le deuxième mode vibratoire car il joue sur un effet du deuxième mode vibratoire : le déplacement du premier rotor par rapport au deuxième rotor, dans le plan orthogonal à l’axe longitudinal. En s’opposant à cet effet, l’amortisseur en perturbe la cause, c’est-à-dire amortit le deuxième mode vibratoire. Il convient néanmoins de noter que le premier mode vibratoire participe également au déplacement du premier rotor par rapport au deuxième rotor, dans le plan orthogonal à l’axe longitudinal. Par conséquent, en s’opposant à cet effet, l’amortisseur participe également à en perturber une autre cause, c’est-à-dire amortir le premier mode vibratoire. En outre, la deuxième partie d’appui permet d’améliorer la stabilité de l’amortisseur.It is by damping a displacement of the first rotor relative to the second rotor, in a plane orthogonal to the longitudinal axis, that it is possible to influence the second vibration mode. In fact, unlike the first vibratory mode, the second vibratory mode is characterized by a zero inter-blade phase shift. Consequently, placing a damper between two successive blades of a rotor, as has already been proposed in the prior art, produces no effect on the second vibratory mode. The damper of the previously described assembly has, for its part, the advantage of influencing the second vibratory mode because it plays on an effect of the second vibratory mode: the displacement of the first rotor relative to the second rotor, in the plane orthogonal to the longitudinal axis. By opposing this effect, the damper disrupts the cause, i.e. dampens the second vibrational mode. It should nevertheless be noted that the first vibratory mode also participates in the displacement of the first rotor relative to the second rotor, in the plane orthogonal to the longitudinal axis. Therefore, by opposing this effect, the damper also participates in disturbing another cause, that is to say damping the first vibrational mode. In addition, the second support part improves the stability of the shock absorber.
Avantageusement, mais facultativement, l’ensemble selon l’invention peut en outre comprendre l’une des caractéristiques suivantes, prise seule ou en combinaison avec une ou plusieurs des autres des caractéristiques suivantes :
- la première partie d’appui est montée fixe sur le premier rotor,
- l’amortisseur comprend une troisième partie d’appui :
○ venant en appui sur le deuxième rotor, et
○ étant configurée pour appliquer un deuxième effort centrifuge sur le deuxième rotor,
- l’amortisseur comprend une partie de liaison :
○ reliant la première partie d’appui à la troisième partie d’appui, et
○ étant amincie par rapport à la première partie d’appui et à la troisième partie d’appui,
- dans un tel ensemble :
○ la première partie d’appui présente une première surface d’appui agencée pour appliquer un premier effort sur le deuxième rotor, le premier effort ayant une première composante longitudinale dans une première direction parallèle à l’axe longitudinal, et une première composante radiale dans une deuxième direction orthogonale à l’axe longitudinal, la première composante longitudinale étant supérieure à la première composante radiale,
○ la troisième partie d’appui présente une deuxième surface d’appui agencée pour appliquer un deuxième effort sur le deuxième rotor, le deuxième effort ayant une deuxième composante longitudinale dans la première direction, et une deuxième composante radiale dans la deuxième direction, la deuxième composante radiale étant supérieure à la deuxième composante longitudinale,
- il comprend en outre une plaquette sacrificielle :
○ montée fixe sur la troisième partie d’appui, et
○ venant en appui sur le deuxième rotor,
- il comprend en outre :
○ une première plaquette sacrificielle montée fixe sur la première partie d’appui et présentant la première surface d’appui, et
○ une deuxième plaquette sacrificielle montée fixe sur la troisième partie d’appui et présentant la deuxième surface d’appui,
- une fente est ménagée dans la première partie d’appui, l’ensemble comprenant en outre un insert métallique inséré dans la fente, la deuxième plaquette sacrificielle étant montée fixe sur l’insert métallique,
- il comprend en outre une masselotte montée fixe sur l’amortisseur,
- la masselotte est montée fixe sur la première partie d’appui,
- il comprend en outre une masselotte montée fixe sur la troisième partie d’appui,
- il comprend en outre :
○ une première masselotte montée fixe sur la première partie d’appui, et
○ une deuxième masselotte montée fixe sur la troisième partie d’appui
- chacune des aubes parmi la pluralité d’aubes comprend :
○ un pied d’aube reliant l’aube au disque,
○ un aubage profilé,
○ une échasse reliant l’aubage au pied d’aube, et
○ une plateforme reliant l’aubage à l’échasse et s’étendant transversalement à l’échasse, la première partie d’appui venant en appui sur la plateforme d’une aube parmi la pluralité d’aubes, et
- le deuxième rotor comprend une virole, la virole comprenant une extension circonférentielle, la troisième partie d’appui venant en appui sur l’extension circonférentielle.Advantageously, but optionally, the assembly according to the invention may further comprise one of the following characteristics, taken alone or in combination with one or more of the other of the following characteristics:
- the first support part is mounted fixed on the first rotor,
- the shock absorber comprises a third support part:
○ bearing on the second rotor, and
○ being configured to apply a second centrifugal force on the second rotor,
- the shock absorber comprises a connecting part:
○ connecting the first bearing part to the third bearing part, and
○ being thinned with respect to the first support part and the third support part,
- in such a set:
○ the first bearing part has a first bearing surface arranged to apply a first force on the second rotor, the first force having a first longitudinal component in a first direction parallel to the longitudinal axis, and a first radial component in a second direction orthogonal to the longitudinal axis, the first longitudinal component being greater than the first radial component,
○ the third bearing part has a second bearing surface arranged to apply a second force on the second rotor, the second force having a second longitudinal component in the first direction, and a second radial component in the second direction, the second radial component being greater than the second longitudinal component,
- it also includes a sacrificial plate:
○ fixed mounted on the third support part, and
○ bearing on the second rotor,
- it also includes:
○ a first sacrificial pad fixedly mounted on the first bearing part and having the first bearing surface, and
○ a second sacrificial plate fixedly mounted on the third bearing part and presenting the second bearing surface,
- a slot is provided in the first support part, the assembly further comprising a metal insert inserted into the slot, the second sacrificial plate being fixedly mounted on the metal insert,
- it further comprises a flyweight mounted fixed on the shock absorber,
- the flyweight is mounted fixed on the first support part,
- it further comprises a flyweight fixedly mounted on the third support part,
- it also includes:
○ a first flyweight mounted fixed on the first support part, and
○ a second flyweight mounted fixed on the third support part
- each of the vanes among the plurality of vanes comprises:
○ a blade root connecting the blade to the disc,
○ profiled blading,
○ a stilt connecting the blading to the blade root, and
○ a platform connecting the blade to the stilt and extending transversely to the stilt, the first support part coming to rest on the platform of a blade from among the plurality of blades, and
- the second rotor comprises a shroud, the shroud comprising a circumferential extension, the third support part bearing on the circumferential extension.
Selon un deuxième aspect de l’invention, il est proposé une turbomachine comprenant un ensemble tel que précédemment décrit, et dans laquelle le premier rotor est une soufflante, et le deuxième rotor est un compresseur basse pression.According to a second aspect of the invention, a turbomachine is proposed comprising an assembly as previously described, and in which the first rotor is a fan, and the second rotor is a low-pressure compressor.
D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :Other characteristics, objects and advantages of the invention will emerge from the description which follows, which is purely illustrative and not limiting, and which must be read in conjunction with the appended drawings in which:
Sur l’ensemble des figures, les éléments similaires portent des références identiques.In all the figures, similar elements bear identical references.
Turbomachine 1Turbomachine 1
En référence à la figure 1, une turbomachine 1 comprend un carter 10, une soufflante 12, un compresseur basse pression 140, un compresseur haute pression 142, une chambre de combustion 16, une turbine haute pression 180 et une turbine basse pression 182.Referring to Figure 1, a turbomachine 1 comprises a casing 10, a fan 12, a low pressure compressor 140, a high pressure compressor 142, a combustion chamber 16, a high pressure turbine 180 and a low pressure turbine 182.
Chacun de la soufflante 12, du compresseur basse pression 140, du compresseur haute pression 142, de la turbine haute pression 180, et de la turbine basse pression 182, est mobile en rotation par rapport au carter 10 autour d’un axe longitudinal X-X.Each of the fan 12, the low pressure compressor 140, the high pressure compressor 142, the high pressure turbine 180, and the low pressure turbine 182, is rotatable relative to the casing 10 around a longitudinal axis X-X.
Dans le mode de réalisation illustré en figure 1, et comme également visible sur les figures 2 et 3, la soufflante 12 et le compresseur basse pression 140 sont solidaires en rotation, et sont susceptibles d’être mis en rotation par un arbre basse pression 13 qui est lui-même susceptible d’être mis en rotation par la turbine basse pression 182. Le compresseur haute pression 142 est, quant à lui, susceptible d’être mis en rotation par un arbre haute pression 15, qui est lui-même susceptible d’être mis en rotation par la turbine haute pression 180.In the embodiment illustrated in Figure 1, and as also visible in Figures 2 and 3, the fan 12 and the low pressure compressor 140 are integral in rotation, and are capable of being rotated by a low pressure shaft 13 which is itself capable of being rotated by the low pressure turbine 182. The high pressure compressor 142 is, for its part, capable of being rotated by a high pressure shaft 15, which is itself capable to be rotated by the high pressure turbine 180.
En fonctionnement, la soufflante 12 aspire un flux d’air 110 qui se sépare entre un flux secondaire 112, circulant autour du carter 10, et un flux primaire 111, successivement comprimé au sein du compresseur basse pression 140 et du compresseur haute pression 142, enflammé au sein de la chambre de combustion 16, puis successivement détendu au sein de la turbine haute pression 180 et de la turbine basse pression 182.In operation, the fan 12 draws in a flow of air 110 which separates between a secondary flow 112, circulating around the casing 10, and a primary flow 111, successively compressed within the low pressure compressor 140 and the high pressure compressor 142, ignited within the combustion chamber 16, then successively expanded within the high pressure turbine 180 and the low pressure turbine 182.
L'amont et l'aval sont ici définis par rapport au sens d'écoulement normal d’air 110, 111, 112 à travers la turbomachine 1. De même, une direction axiale correspond à la direction de l'axe longitudinal X-X, une direction radiale est une direction qui est perpendiculaire à cet axe longitudinal X-X et qui passe par ledit axe longitudinal X-X, et une direction circonférentielle, ou tangentielle, correspond à la direction d’une ligne courbe plane et fermée, dont tous les points se trouvent à égale distance de l’axe longitudinal X-X. Enfin, et sauf précision contraire, les termes « interne (ou intérieur) » et « externe (ou extérieur) », respectivement, sont utilisés en référence à une direction radiale de sorte que la partie ou la face interne (i.e. radialement interne) d'un élément est plus proche de l'axe longitudinal X-X que la partie ou la face externe (i.e. radialement externe) du même élément.Upstream and downstream are defined here with respect to the direction of normal air flow 110, 111, 112 through the turbine engine 1. Similarly, an axial direction corresponds to the direction of the longitudinal axis XX, an radial direction is a direction which is perpendicular to this longitudinal axis XX and which passes through said longitudinal axis XX, and a circumferential or tangential direction corresponds to the direction of a plane and closed curved line, all the points of which lie at equal distance from the longitudinal axis XX. Finally, and unless otherwise specified, the terms “internal (or interior)” and “external (or exterior)”, respectively, are used with reference to a radial direction so that the internal (ie radially internal) part or face d an element is closer to the longitudinal axis XX than the external (ie radially external) part or face of the same element.
Soufflante 12 et compresseur basse pression 140Blower 12 and low pressure compressor 140
En référence aux figures 1 à 3, la soufflante 12 comprend un disque 120 et une pluralité d’aubes 122 réparties circonférentiellement au niveau d’une partie externe du disque 120.Referring to Figures 1 to 3, the fan 12 comprises a disc 120 and a plurality of vanes 122 distributed circumferentially at an outer part of the disc 120.
En référence aux figures 2 et 3, chacune des aubes 122 de la pluralité d’aubes 122 comprend :
- un pied d’aube 1220 reliant l’aube 122 au disque 120,
- un aubage profilé 1222,
- une échasse 1224 reliant l’aubage 1222 au pied d’aube 1220, et
- une plateforme 1226 reliant l’aubage 1222 à l’échasse 1224, et s’étendant transversalement à l’échasse 1224.Referring to Figures 2 and 3, each of the vanes 122 of the plurality of vanes 122 comprises:
- a blade root 1220 connecting the blade 122 to the disc 120,
- a profiled blading 1222,
- a stilt 1224 connecting the blading 1222 to the root of the blade 1220, and
- a platform 1226 connecting the blading 1222 to the stilt 1224, and extending transversely to the stilt 1224.
Le pied d’aube 1220 peut être venu de matière avec le disque 120 lorsque la soufflante 12 est un disque aubagé monobloc. Alternativement, comme visible sur la figure 3, le pied d’aube 1220 peut être configuré pour être logé dans une alvéole 1200 du disque 120 prévue à cet effet.The blade root 1220 can be integral with the disk 120 when the fan 12 is a one-piece bladed disk. Alternatively, as shown in Figure 3, the blade root 1220 can be configured to be housed in a cell 1200 of the disc 120 provided for this purpose.
Comme visible sur les figures 2 et 3, le compresseur basse pression 140 comprend également une pluralité d’aubes 1400 montées fixes au niveau d’une partie externe d’une virole 1402, ladite virole 1402 comprenant une extension circonférentielle 1404 à l’extrémité externe de laquelle des léchettes radiales d’étanchéité 1406 s’étendent. Les léchettes radiales d’étanchéité 1406 viennent en regard des plateformes 1226 des aubes 122 de la soufflante 12, de sorte à garantir l’étanchéité interne de la veine d’écoulement au sein duquel circule le flux primaire 111. Comme plus précisément visible sur la figure 3, la virole 1402 du compresseur basse pression 140 est fixée au disque 120 de la soufflante 12, par exemple par boulonnage.As visible in Figures 2 and 3, the low pressure compressor 140 also comprises a plurality of blades 1400 mounted fixed at an outer part of a shroud 1402, said shroud 1402 comprising a circumferential extension 1404 at the outer end from which radial sealing wipers 1406 extend. The radial sealing wipers 1406 come opposite the platforms 1226 of the blades 122 of the fan 12, so as to guarantee the internal sealing of the flow stream within which the primary flow 111 circulates. Figure 3, the shroud 1402 of the low pressure compressor 140 is fixed to the disc 120 of the fan 12, for example by bolting.
Chacune des aubes 122 de la pluralité d’aubes 122 de soufflante 12 est susceptible de battre, en vibrant par rapport au disque 120 lors d’une rotation de la soufflante 12 par rapport au carter 10. Plus précisément, lors du couplage entre l’air 110 circulant au sein de la soufflante 12 et les aubages profilés 1222, les aubes 122 sont le siège de phénomènes aéroélastiques de flottement sur différents modes vibratoires, et dont l’amplitude peut être telle qu’elle dépasse les limites d’endurance des matériaux constituant la soufflante 12. Ces modes vibratoires sont en outre couplés aux efforts opposés de compression en amont de la turbomachine 1, et de détente en aval de celle-ci.Each of the blades 122 of the plurality of blades 122 of the fan 12 is capable of beating, by vibrating with respect to the disc 120 during a rotation of the fan 12 with respect to the casing 10. More precisely, during the coupling between the air 110 circulating within the fan 12 and the profiled blades 1222, the blades 122 are the seat of aeroelastic phenomena of flutter on different vibratory modes, and whose amplitude can be such that it exceeds the endurance limits of the materials constituting the fan 12. These vibratory modes are furthermore coupled to the opposing forces of compression upstream of the turbine engine 1, and of expansion downstream of the latter.
Un premier mode vibratoire caractérise une réponse synchrone des aubes 122 aux sollicitations aérodynamiques, dans laquelle le déphasage inter-aube est non nul.A first vibratory mode characterizes a synchronous response of the blades 122 to aerodynamic stresses, in which the inter-blade phase shift is non-zero.
Un deuxième mode vibratoire caractérise une réponse asynchrone des aubes 122 aux sollicitations aérodynamiques, dans laquelle le déphasage inter-aube est nul. L’amplitude des battements du deuxième mode vibratoire est d’ailleurs d’autant grande que les aubes 122 de soufflante 12 sont grandes. En outre, ce deuxième mode vibratoire est couplé entre les aubes 122, le disque 120, et l’arbre de soufflante 13. La fréquence du deuxième mode vibratoire est, de plus, une fois et demie supérieure à celle du premier mode vibratoire. Enfin, le deuxième mode vibratoire présente une déformée nodale à mi-hauteur des aubes 122 de soufflante 12.A second vibratory mode characterizes an asynchronous response of the blades 122 to aerodynamic stresses, in which the inter-blade phase shift is zero. The amplitude of the beats of the second vibratory mode is also greater than the blades 122 of fan 12 are large. Furthermore, this second vibratory mode is coupled between the blades 122, the disc 120, and the fan shaft 13. The frequency of the second vibratory mode is, moreover, one and a half times higher than that of the first vibratory mode. Finally, the second vibratory mode has a nodal deformation at mid-height of the blades 122 of the fan 12.
Dans des modes vibratoires, dont le deuxième mode vibratoire, le battement des aubes 122 implique un moment non nul sur l’arbre basse pression 13. Notamment, ces modes vibratoires entraînent des efforts de torsion intenses au sein de l’arbre basse pression 13.In vibrational modes, including the second vibrational mode, the beating of the blades 122 implies a non-zero moment on the low pressure shaft 13. In particular, these vibrational modes lead to intense torsional forces within the low pressure shaft 13.
Les vibrations induites par le battement des aubes 122 de la soufflante 12, mais aussi par le battement des aubes 1400 du compresseur basse pression 140, conduisent à des déplacements tangentiels relatifs importants entre la soufflante 12 et le compresseur basse pression 140. En effet, la longueur des aubes 122 de la soufflante 12 est supérieure à la longueur des aubes 1400 du compresseur basse pression 140. Par conséquent, le moment de flexion tangentielle entraîné par les battements d’une aube 122 de la soufflante 12 est supérieur au moment de flexion tangentielle entraîné par des battements d’une aube 1400 du compresseur basse pression 140. Les aubages des aubes 122 de la soufflante 12 et des aubes 1400 du compresseur basse pression 140 ont alors des comportements bien différents. Par ailleurs, la raideur de montage au sein de la soufflante 12 est différente de la raideur de montage au sein du compresseur basse pression 140.The vibrations induced by the beating of the blades 122 of the fan 12, but also by the beating of the blades 1400 of the low pressure compressor 140, lead to significant relative tangential displacements between the fan 12 and the low pressure compressor 140. Indeed, the length of the blades 122 of the fan 12 is greater than the length of the blades 1400 of the low pressure compressor 140. Consequently, the tangential bending moment caused by the beats of a blade 122 of the fan 12 is greater than the tangential bending moment driven by beats of a blade 1400 of the low pressure compressor 140. The blades of the blades 122 of the fan 12 and of the blades 1400 of the low pressure compressor 140 then have very different behaviors. Furthermore, the mounting stiffness within the fan 12 is different from the mounting stiffness within the low pressure compressor 140.
Comme visible plus précisément sur la figure 2, il en résulte notamment un déplacement de grande amplitude de la soufflante 12 par rapport au compresseur basse pression 140, dans un plan orthogonal à l’axe longitudinal X-X, à l’interface entre les plateformes 1226 des aubes 122 de la soufflante 12 et les léchettes radiales d’étanchéité 1406 de l’extension circonférentielle 1404 de la virole 1402 du compresseur basse pression 140. L’amplitude de ce déplacement pour le deuxième mode vibratoire est par exemple comprise entre 0,01 et 0,09 millimètre, typiquement de l’ordre de 0,06 millimètre, ou, dans un autre exemple, est de l’ordre de quelques dixièmes de millimètre, par exemple 0,1 ou 0,2 ou 0,3 millimètre.As can be seen more specifically in FIG. 2, this results in particular in a large-amplitude displacement of the fan 12 relative to the low-pressure compressor 140, in a plane orthogonal to the longitudinal axis XX, at the interface between the platforms 1226 of the blades 122 of the fan 12 and the radial sealing wipers 1406 of the circumferential extension 1404 of the shroud 1402 of the low pressure compressor 140. The amplitude of this displacement for the second vibratory mode is for example between 0.01 and 0.09 millimeters, typically of the order of 0.06 millimeters, or, in another example, is of the order of a few tenths of a millimeter, for example 0.1 or 0.2 or 0.3 millimeters.
Amortisseur 2Shock absorber 2
Un amortisseur 2 est utilisé en vue d’amortir ces vibrations de la soufflante 12 et/ou du compresseur basse pression 140.A damper 2 is used in order to dampen these vibrations of the fan 12 and/or of the low pressure compressor 140.
L’amortisseur 2 est notamment configuré pour amortir un déplacement de la soufflante 12 par rapport au compresseur basse pression 140, dans un plan orthogonal à l’axe longitudinal X-X, le déplacement étant causé par un battement d’au moins une aube 122 parmi la pluralité d’aubes 122 de la soufflante 12.The damper 2 is in particular configured to damp a displacement of the fan 12 relative to the low pressure compressor 140, in a plane orthogonal to the longitudinal axis XX, the displacement being caused by a beat of at least one blade 122 among the plurality of blades 122 of the fan 12.
En référence aux figures 3 à 7, 9 et 11, l’amortisseur 2 comprend :
- une première partie d’appui 21 :
○ venant en appui sur la soufflante 12 en une première zone d’appui s’étendant sur un premier secteur angulaire A1 autour de l’axe longitudinal X-X, et
○ étant configurée pour appliquer un premier effort centrifuge C1 sur la soufflante, et
- une deuxième partie d’appui 22 venant également en appui sur la soufflante 12, mais en une deuxième zone d’appui, différente de la première zone d’appui.Referring to Figures 3 to 7, 9 and 11, the damper 2 comprises:
- a first support part 21:
○ bearing on the fan 12 in a first bearing zone extending over a first angular sector A1 around the longitudinal axis XX, and
○ being configured to apply a first centrifugal force C1 on the fan, and
- A second support part 22 also bearing on the fan 12, but in a second support zone, different from the first support zone.
Comme visible notamment sur la figure 5, la deuxième zone d’appui s’étend sur un deuxième secteur angulaire A2 autour de l’axe longitudinal X-X, le deuxième secteur angulaire A2 étant inférieur au premier secteur angulaire A1.As visible in particular in Figure 5, the second support zone extends over a second angular sector A2 around the longitudinal axis X-X, the second angular sector A2 being lower than the first angular sector A1.
Toutes ou partie des aubes 122 de la soufflante 12 peuvent d’ailleurs être équipées d’un tel amortisseur 2, suivant l’amortissement recherché, mais également les caractéristiques de montage et/ou de maintenance.All or part of the blades 122 of the fan 12 can moreover be equipped with such a damper 2, depending on the desired damping, but also the assembly and/or maintenance characteristics.
Dans un mode de réalisation, la première partie d’appui 21 est montée fixe sur la soufflante 12, par exemple par collage. Ceci facilite l’intégration de l’amortisseur 2 au sein de la turbomachine 1, et garantit l’appui de la première partie d’appui 21 sur la soufflante 12. En variante, comme par exemple illustré sur la figure 10, la troisième partie d’appui 22 est montée fixe sur le compresseur basse pression 140, par exemple par collage. La première partie d’appui 21 peut alors être montée libre pour frotter sur la soufflante 12.In one embodiment, the first support part 21 is mounted fixed on the fan 12, for example by gluing. This facilitates the integration of the damper 2 within the turbomachine 1, and guarantees the support of the first support part 21 on the fan 12. As a variant, as for example illustrated in FIG. 10, the third part support 22 is mounted fixed on the low pressure compressor 140, for example by gluing. The first support part 21 can then be mounted free to rub on the fan 12.
Avantageusement, en référence aux figures 4 et 5, le premier secteur angulaire A1 correspond au secteur angulaire occupé par la plateforme 1226 d’une aube 122 de la soufflante 12. En d’autres termes, la première partie d’appui 21 s’étend sur toute la dimension circonférentielle de la plateforme 1226 de l’aube 122, au niveau d’une surface interne de ladite plateforme 1226. L’appui de l’amortisseur 2 sur la soufflante 12 est ainsi amélioré.Advantageously, with reference to FIGS. 4 and 5, the first angular sector A1 corresponds to the angular sector occupied by the platform 1226 of a blade 122 of the fan 12. In other words, the first support part 21 extends over the entire circumferential dimension of the platform 1226 of the blade 122, at the level of an internal surface of said platform 1226. The support of the damper 2 on the fan 12 is thus improved.
Dans une variante avantageuse la deuxième partie d’appui 22 vient, quant à elle, en appui sur une surface aval de l’échasse 1224 de l’aube 122, comme visible sur les figures 4 et 5.In an advantageous variant, the second support part 22 comes, for its part, to bear on a downstream surface of the stilt 1224 of the blade 122, as can be seen in FIGS. 4 and 5.
Dans un mode de réalisation, l’amortisseur 2 comprend un matériau de la gamme ayant l’appellation commerciale « SMACTANE® ST » et/ou « SMACTANE® SP », par exemple un matériau de type « SMACTANE® ST 70 » et/ou « SMACTANE® SP 50 ». Il a en effet été observé que de tels matériaux présentent des propriétés d’amortissement appropriées.In one embodiment, the damper 2 comprises a material from the range having the trade name “SMACTANE® ST” and/or “SMACTANE® SP”, for example a material of the “SMACTANE® ST 70” type and/or “SMACTANE® SP 50”. It has indeed been observed that such materials have appropriate damping properties.
En référence aux figures 3 à 11, dans un mode de réalisation, l’amortisseur 2 comprend une troisième partie d’appui 23 :
- venant en appui sur le compresseur basse pression 140, et
- étant configurée pour appliquer un deuxième effort centrifuge C2 sur le compresseur basse pression 140.Referring to Figures 3 to 11, in one embodiment, the damper 2 comprises a third support part 23:
- bearing against the low pressure compressor 140, and
- Being configured to apply a second centrifugal force C2 on the low pressure compressor 140.
La troisième partie d’appui 23 vient en appui sur le compresseur basse pression 140 en une troisième zone d’appui s’étendant sur un troisième secteur angulaire A3 autour de l’axe longitudinal X-X.The third bearing part 23 bears against the low pressure compressor 140 in a third bearing zone extending over a third angular sector A3 around the longitudinal axis X-X.
Dans une variante avantageuse de ce mode de réalisation, par exemple illustré sur les figures 4, 6, 7, et 9 à 11, l’amortisseur 2 comprend en outre une partie de liaison 20 :
- reliant la première partie d’appui 21 à la troisième partie d’appui 23, et
- étant amincie par rapport à la première partie d’appui 21 et à la troisième partie d’appui 23.In an advantageous variant of this embodiment, for example illustrated in Figures 4, 6, 7, and 9 to 11, the damper 2 further comprises a connecting part 20:
- connecting the first support part 21 to the third support part 23, and
- being thinned with respect to the first support part 21 and the third support part 23.
Plus précisément, comme illustré sur les figures 4, 6, 7, et 9 à 11 la première partie d’appui 21 présente une première épaisseur radiale E1 dans un plan de coupe qui comprend l’axe longitudinal X-X, la troisième partie d’appui 23 présente une troisième épaisseur radiale E3 dans le plan de coupe, et la partie de liaison 20 présente une épaisseur radiale de liaison E0 dans le plan de coupe. La figure 3 fournit un exemple de vue dans un tel plan de coupe. Comme visible sur les figures 4, 6, 7, et 9 à 11, l’épaisseur radiale de liaison E0 est plus petite que la première épaisseur radiale E1 et que la troisième épaisseur radiale E3. La partie de liaison 20 est donc amincie par rapport à la première partie d’appui 21 et à la troisième partie d’appui 23.More specifically, as illustrated in Figures 4, 6, 7, and 9 to 11 the first support part 21 has a first radial thickness E1 in a section plane which includes the longitudinal axis XX, the third support part 23 has a third radial thickness E3 in the section plane, and the connecting part 20 has a radial connecting thickness E0 in the section plane. Figure 3 provides an example of a view in such a section plane. As visible in Figures 4, 6, 7, and 9 to 11, the radial connection thickness E0 is smaller than the first radial thickness E1 and the third radial thickness E3. The connecting part 20 is therefore thinner than the first support part 21 and the third support part 23.
Ainsi, la première partie d’appui 21 et la troisième partie d’appui 23 sont massives. Par conséquent, en fonctionnement, chacune de la première partie d’appui 21 et de la troisième partie d’appui 23 exerce un effort centrifuge respectif C1, C2 sur la soufflante 12 et le compresseur basse pression 140, sur lesquels lesdites parties d’appui 21, 23 viennent en appui. De cette manière, les parties d’appui 21, 23 sont chacune couplée dynamiquement respectivement à a soufflante 12 et au compresseur basse pression 140 sur lequel chacune vient en appui, de sorte à subir les mêmes vibrations que chacun de la soufflante 12 et du compresseur basse pression 140. En outre, les parties d’appui 21, 23 sont plus raides que la partie de liaison 20, notamment dans une direction tangentielle. Avantageusement, comme par exemple visible sur la figure 4, la troisième épaisseur radiale E3 est supérieure à la première épaisseur radiale E1, de sorte à mieux garantir l’appui de troisième partie d’appui 23.Thus, the first support part 21 and the third support part 23 are solid. Consequently, in operation, each of the first support part 21 and of the third support part 23 exerts a respective centrifugal force C1, C2 on the fan 12 and the low pressure compressor 140, on which said support parts 21, 23 support. In this way, the support parts 21, 23 are each dynamically coupled respectively to the fan 12 and to the low pressure compressor 140 on which each bears, so as to undergo the same vibrations as each of the fan 12 and of the compressor. low pressure 140. In addition, the support parts 21, 23 are stiffer than the connecting part 20, in particular in a tangential direction. Advantageously, as for example visible in Figure 4, the third radial thickness E3 is greater than the first radial thickness E1, so as to better guarantee the support of the third support part 23.
La partie de liaison 20, plus mince, est plus souple, notamment dans une direction tangentielle. Elle permet donc à la soufflante 12 de transmettre les vibrations auxquelles elle est sujette au compresseur basse pression 140 et, réciproquement, elle permet au compresseur basse pression 140 de transmettre les vibrations auxquelles il est sujet à la soufflante 12. En effet, pour des fréquences vibratoires élevées, l’amortissement est notamment assuré par le travail en cisaillement de la partie de liaison 20, c’est-à-dire par dissipation viscoélastique Pour des fréquences vibratoires faibles, l’amortissement est notamment assuré par frottement de l’une ou l’autre de la première partie d’appui 21 ou de troisième partie d’appui 23 respectivement contre la soufflante 12 ou contre le compresseur basse pression 140.The connecting part 20, which is thinner, is more flexible, in particular in a tangential direction. It therefore allows the fan 12 to transmit the vibrations to which it is subject to the low pressure compressor 140 and, conversely, it allows the low pressure compressor 140 to transmit the vibrations to which it is subject to the fan 12. Indeed, for frequencies high vibrations, the damping is in particular provided by the shearing work of the connecting part 20, that is to say by viscoelastic dissipation For low vibration frequencies, the damping is in particular provided by friction of one or the other of the first support part 21 or third support part 23 respectively against the fan 12 or against the low pressure compressor 140.
En outre, la troisième partie d’appui 23 vient en appui sur l’extension circonférentielle 1404 de la virole 1402 du compresseur basse pression 140, au niveau d’une surface interne des léchettes radiales d’étanchéité 1406. En effet, c’est à cette position que le déplacement de la soufflante 12 par rapport au compresseur basse pression 140, dans le plan orthogonal à l’axe longitudinal X-X, est de plus grande amplitude, typiquement de quelques millimètres. Par conséquent, l’amortisseur 2 s’y trouve particulièrement efficace. En outre, l’amincissement de la partie de liaison 20 assure un dégagement qui permet à l’amortisseur 2 d’éviter de frotter sur un coin des léchettes radiales d’étanchéité 1406.In addition, the third support part 23 comes to bear on the circumferential extension 1404 of the shroud 1402 of the low pressure compressor 140, at the level of an internal surface of the radial sealing wipers 1406. Indeed, it is at this position that the displacement of the fan 12 relative to the low pressure compressor 140, in the plane orthogonal to the longitudinal axis XX, is of greater amplitude, typically a few millimeters. Consequently, the damper 2 is particularly effective there. In addition, the thinning of the connecting part 20 provides clearance which allows the damper 2 to avoid rubbing on a corner of the radial sealing wipers 1406.
En référence à la figure 6, dans un mode de réalisation, une plaquette sacrificielle 230 vient en appui sur le compresseur basse pression 140. La plaquette sacrificielle 230 est montée fixe sur la troisième partie d’appui 23, par exemple par collage, et/ou en étant logée au sein d’une gorge 2300 de la troisième partie d’appui 23 prévue à cet effet, comme visible sur la figure 6. La plaquette sacrificielle 230 est configurée pour garantir l’appui de la troisième partie d’appui 23 sur le compresseur basse pression 140. En effet, les sollicitations mécaniques en fonctionnement sont telles que de légers mouvements tangentiels, axiaux et radiaux de l’amortisseur 2 sont à prévoir. Ces mouvements sont notamment dûs aux vibrations à amortir, mais aussi au chargement centrifuge de l’amortisseur 2. Il est nécessaire que ces mouvements n’usent pas le compresseur basse pression 140. A cet égard, la plaquette sacrificielle 230 comprend un matériau anti-usure, par exemple de type téflon et/ou tout type de matériau composite. Dans une configuration avantageuse, la plaquette sacrificielle 230 est en outre traitée par lubrification sèche, en vue de pérenniser la valeur du coefficient de frottement entre l’amortisseur 2 et le compresseur basse pression 140. Ce matériau à propriétés de lubrification est par exemple de type MoS2. Avantageusement, la plaquette sacrificielle 230 peut également comprendre un revêtement additionnel, configuré pour diminuer le frottement et/ou l’usure du compresseur basse pression 140. Ce revêtement additionnel est monté fixe sur la plaquette sacrificielle 230, par exemple par collage. Le revêtement additionnel est de type dissipatif et/ou viscoélastique et/ou amortissant. Il peut en effet comprendre un matériau de la gamme ayant l’appellation commerciale « SMACTANE® ST » et/ou « SMACTANE® SP », par exemple un matériau de type « SMACTANE® ST 70 » et/ou « SMACTANE® SP 50 ». Il peut également comprendre un matériau choisi parmi ceux présentant des propriétés mécaniques similaires à celles du vespel, du téflon ou de toute autre matière à propriétés lubrifiantes. De manière plus générale le matériau de revêtement additionnel possède avantageusement un coefficient de frottement compris entre 0,3 et 0,07. La plaquette sacrificielle 230 est éventuellement combinée par juxtaposition avec son revêtement additionnel. En effet, elle permet d’augmenter les frottements, notamment tangentiels, de l’amortisseur 2 lorsque, en fonctionnement, la plaquette sacrificielle 230 est suffisamment contrainte par le deuxième effort centrifuge C2 pour que le déplacement de la soufflante 12 par rapport au compresseur basse pression 140, dans le plan orthogonal à l’axe longitudinal X-X, soit amorti par dissipation énergétique au moyen d’un cisaillement viscoélastique de la plaquette sacrificielle 230.Referring to Figure 6, in one embodiment, a sacrificial plate 230 bears against the low pressure compressor 140. The sacrificial plate 230 is mounted fixed on the third support part 23, for example by gluing, and / or by being housed within a groove 2300 of the third support part 23 provided for this purpose, as shown in FIG. 6. The sacrificial plate 230 is configured to guarantee the support of the third support part 23 on the low pressure compressor 140. Indeed, the mechanical stresses in operation are such that slight tangential, axial and radial movements of the damper 2 are to be expected. These movements are in particular due to the vibrations to be damped, but also to the centrifugal loading of the damper 2. It is necessary that these movements do not wear out the low pressure compressor 140. In this respect, the sacrificial plate 230 comprises an anti- wear, for example of the Teflon type and/or any type of composite material. In an advantageous configuration, the sacrificial plate 230 is also treated by dry lubrication, with a view to perpetuating the value of the coefficient of friction between the damper 2 and the low-pressure compressor 140. This material with lubricating properties is for example of the type MoS2. Advantageously, the sacrificial plate 230 can also comprise an additional coating, configured to reduce the friction and/or the wear of the low pressure compressor 140. This additional coating is mounted fixed on the sacrificial plate 230, for example by gluing. The additional coating is of the dissipative and/or viscoelastic and/or damping type. It may in fact comprise a material from the range having the trade name “SMACTANE® ST” and/or “SMACTANE® SP”, for example a material of the “SMACTANE® ST 70” and/or “SMACTANE® SP 50” type. . It can also comprise a material chosen from among those having mechanical properties similar to those of vespel, Teflon or any other material with lubricating properties. More generally, the additional coating material advantageously has a friction coefficient of between 0.3 and 0.07. The sacrificial wafer 230 is optionally combined by juxtaposition with its additional coating. Indeed, it makes it possible to increase the friction, in particular tangential, of the damper 2 when, in operation, the sacrificial plate 230 is sufficiently constrained by the second centrifugal force C2 so that the movement of the fan 12 with respect to the low compressor pressure 140, in the plane orthogonal to the longitudinal axis XX, is damped by energy dissipation by means of viscoelastic shearing of the sacrificial plate 230.
En référence à la figure 7, dans un mode de réalisation :
- la première partie d’appui présente une première surface d’appui 2100 agencée pour appliquer un premier effort F1 sur le compresseur basse pression 140, le premier effort F1 ayant une première composante longitudinale F1L dans une première direction parallèle à l’axe longitudinal X-X, et une première composante radiale F1R dans une deuxième direction orthogonale à l’axe longitudinal X-X, la première composante longitudinale F1L étant supérieure à la première composante radiale F1R,
- la troisième partie d’appui 23 présente une deuxième surface d’appui 2320 agencée pour appliquer un deuxième effort F2 sur le compresseur base pression 140, le deuxième effort F2 ayant une deuxième composante longitudinale F2L dans la première direction, et une deuxième composante radiale F2R dans la deuxième direction, la deuxième composante radiale F2R étant supérieure à la deuxième composante longitudinale F2L.Referring to Figure 7, in one embodiment:
- the first support part has a first support surface 2100 arranged to apply a first force F1 on the low pressure compressor 140, the first force F1 having a first longitudinal component F1L in a first direction parallel to the longitudinal axis XX , and a first radial component F1R in a second direction orthogonal to the longitudinal axis XX, the first longitudinal component F1L being greater than the first radial component F1R,
- the third support part 23 has a second support surface 2320 arranged to apply a second force F2 on the low-pressure compressor 140, the second force F2 having a second longitudinal component F2L in the first direction, and a second radial component F2R in the second direction, the second radial component F2R being greater than the second longitudinal component F2L.
En d’autres termes, la première surface d’appui 2100 assure l’appui à positionnement axial de l’amortisseur 2, tandis que la deuxième surface d’appui 2320 assure l’appui à positionnement radial de l’amortisseur 2. En outre, en fonctionnement, la deuxième surface d’appui 2320 participe à l’application du deuxième effort centrifuge C2 sur le compresseur basse pression 140.In other words, the first support surface 2100 provides support with axial positioning of the damper 2, while the second support surface 2320 provides support with radial positioning of the damper 2. In addition , in operation, the second support surface 2320 participates in the application of the second centrifugal force C2 on the low pressure compressor 140.
En référence à la figure 8, dans une variante avantageuse du mode de réalisation illustré en figure 7 :
- une première plaquette sacrificielle 210 est montée fixe sur la première partie d’appui 21, par exemple par collage, et présente la première surface d’appui 2100, et
- une deuxième plaquette sacrificielle 232 est montée fixe sur la troisième partie d’appui 23, par exemple par collage, et présente la deuxième surface d’appui 2320.Referring to Figure 8, in an advantageous variant of the embodiment illustrated in Figure 7:
- a first sacrificial plate 210 is mounted fixed on the first support part 21, for example by gluing, and has the first support surface 2100, and
- a second sacrificial plate 232 is mounted fixed on the third support part 23, for example by gluing, and has the second support surface 2320.
La première plaquette sacrificielle 210 et la deuxième plaquette sacrificielle 232 présentent avantageusement les mêmes caractéristiques que celles décrites en référence à la plaquette sacrificielle 230 du mode de réalisation illustré en figure 6, avec les mêmes bénéfices pour l’amortissement d’un déplacement de la soufflante 12 par rapport au compresseur basse pression 140, dans le plan orthogonal à l’axe longitudinal X-X.The first sacrificial plate 210 and the second sacrificial plate 232 advantageously have the same characteristics as those described with reference to the sacrificial plate 230 of the embodiment illustrated in FIG. 6, with the same benefits for the damping of a movement of the fan 12 with respect to the low pressure compressor 140, in the plane orthogonal to the longitudinal axis XX.
Toujours en référence à la figure 8, de manière également avantageuse, une fente 213 est ménagée dans la première partie d’appui 21, un insert métallique 233 étant inséré dans la fente 213, la deuxième plaquette sacrificielle 232 étant montée fixe sur l’insert métallique 233, par exemple par collage. L’insert métallique 233 permet de rigidifier l’amortisseur 2. En outre, l’insert métallique 233 facilite la déformation de la première plaquette sacrificielle 210 et de la deuxième plaquette sacrificielle 232.Still with reference to FIG. 8, also advantageously, a slot 213 is made in the first bearing part 21, a metal insert 233 being inserted into the slot 213, the second sacrificial plate 232 being fixedly mounted on the insert metal 233, for example by gluing. The metal insert 233 makes it possible to stiffen the damper 2. In addition, the metal insert 233 facilitates the deformation of the first sacrificial plate 210 and of the second sacrificial plate 232.
En référence aux figures 9 à 11, dans un mode de réalisation, une masselotte 3 est montée fixe sur l’amortisseur 2, par exemple par collage. La masselotte 3 permet d’ajuster les efforts centrifuges C1, C2 exercés par l’amortisseur 2 sur la soufflante 12 et sur le compresseur basse pression 140, de sorte à améliorer le couplage dynamique entre la première partie d’appui 21 et la soufflante 12, et entre la troisième partie d’appui 23 et le compresseur basse pression 140. Avantageusement, la masselotte 3 comprend un matériau élastomère. En référence à la figure 9, la masselotte 3 peut alors être montée fixe à la fois sur la première partie d’appui 21 et sur la troisième partie d’appui 23, par exemple par collage.Referring to Figures 9 to 11, in one embodiment, a flyweight 3 is mounted fixed on the damper 2, for example by gluing. The flyweight 3 makes it possible to adjust the centrifugal forces C1, C2 exerted by the damper 2 on the fan 12 and on the low pressure compressor 140, so as to improve the dynamic coupling between the first support part 21 and the fan 12 , and between the third support part 23 and the low pressure compressor 140. Advantageously, the counterweight 3 comprises an elastomeric material. Referring to Figure 9, the flyweight 3 can then be mounted fixed both on the first support part 21 and on the third support part 23, for example by gluing.
En référence à la figure 10, dans une variante avantageuse, la masselotte 3 est montée fixe sur la première partie d’appui 21, par exemple par collage, préférentiellement uniquement sur la première partie d’appui 21. Avantageusement, comme visible sur la figure 10, la masselotte est décalée vers l’amont de la première partie d’appui 21, de sorte à laisser libre la partie de liaison 20 afin que, en fonctionnement, elle puisse efficacement travailler en cisaillement pour amortir un déplacement de la soufflante 12 par rapport au compresseur basse pression 140, dans un plan orthogonal à l’axe longitudinal X-X. Alternativement, la masselotte 3 est montée fixe sur la troisième partie d’appui 23, par exemple par collage, préférentiellement uniquement sur la troisième partie d’appui 23. Avantageusement, et pour les mêmes raisons que celles évoquées en référence à la première partie d’appui 21, la masselotte 3 est décalée vers l’aval de la troisième partie d’appui 23. Préférentiellement, la masselotte 3 est montée fixe uniquement sur la première partie d’appui 21 si la troisième partie d’appui 23 est montée fixe sur le compresseur basse pression 140.Referring to Figure 10, in an advantageous variant, the counterweight 3 is mounted fixed on the first support part 21, for example by gluing, preferably only on the first support part 21. Advantageously, as shown in the figure 10, the flyweight is offset upstream of the first bearing part 21, so as to leave the connecting part 20 free so that, in operation, it can effectively work in shear to damp a movement of the fan 12 by relative to the low pressure compressor 140, in a plane orthogonal to the longitudinal axis XX. Alternatively, the flyweight 3 is mounted fixed on the third support part 23, for example by gluing, preferably only on the third support part 23. Advantageously, and for the same reasons as those mentioned with reference to the first part of support 21, the flyweight 3 is offset downstream of the third support part 23. Preferably, the flyweight 3 is mounted fixed only on the first support part 21 if the third support part 23 is mounted fixed on the low pressure compressor 140.
Dans une autre variante avantageuse, en référence à la figure 11 :
- une première masselotte 31 est montée fixe sur la première partie d’appui 21, et
- une deuxième masselotte 32 est montée fixe sur la troisième partie d’appui 23.In another advantageous variant, with reference to Figure 11:
- a first flyweight 31 is fixedly mounted on the first support part 21, and
- a second flyweight 32 is mounted fixed on the third support part 23.
De cette manière, il est possible d’ajuster indépendamment le premier effort centrifuge C1 et le deuxième effort centrifuge C2. Ceci permet d’améliorer l’amortissement des vibrations en ciblant les modes vibratoires propres à la soufflante 12 et propres au compresseur basse pression 140.In this way, it is possible to independently adjust the first centrifugal force C1 and the second centrifugal force C2. This makes it possible to improve the damping of vibrations by targeting the vibration modes specific to the fan 12 and specific to the low pressure compressor 140.
Dans tout ce qui a été décrit précédemment, l’amortisseur 2 est configuré pour amortir un déplacement de la soufflante 12 par rapport au compresseur basse pression 140, dans le plan orthogonal à l’axe longitudinal X-X.In all that has been described above, the damper 2 is configured to damp a displacement of the fan 12 relative to the low pressure compressor 140, in the plane orthogonal to the longitudinal axis X-X.
Ceci n’est cependant pas limitatif, puisque l’amortisseur 2 est également configuré pour amortir un déplacement de n’importe quel premier rotor 12 par rapport à n’importe quel deuxième rotor 140, dans un plan orthogonal à l’axe longitudinal X-X, tant que le premier rotor 12 est mobile en rotation par rapport au carter 10 autour de l’axe longitudinal X-X et comprend un disque 120 ainsi qu’une pluralité d’aubes 122 susceptibles de battre en vibrant par rapport au disque 120 lors d’une rotation du premier rotor 12 par rapport au carter 10, et que le deuxième rotor 140 est également mobile en rotation par rapport au carter 10 autour de l’axe longitudinal X-X.This is however not limiting, since the damper 2 is also configured to damp a displacement of any first rotor 12 relative to any second rotor 140, in a plane orthogonal to the longitudinal axis XX, as long as the first rotor 12 is rotatable relative to the casing 10 around the longitudinal axis XX and comprises a disc 120 as well as a plurality of blades 122 capable of beating by vibrating relative to the disc 120 during a rotation of the first rotor 12 relative to the casing 10, and that the second rotor 140 is also rotatable relative to the casing 10 around the longitudinal axis XX.
Ainsi, le premier rotor 12 peut être un premier étage du compresseur haute pression 142 ou de compresseur basse pression 140, et le deuxième rotor 140 être un deuxième étage dudit compresseur 140, 142, successif au premier étage de compresseur 140, 142, en amont ou en aval de ce-dernier. Alternativement, le premier rotor 12 peut être un premier étage de turbine haute pression 180 ou de turbine basse pression 182, et le deuxième rotor 140 être un deuxième étage de ladite turbine 180, 182, successif au premier étage de turbine 180, 182, en amont ou en aval de ce-dernier.Thus, the first rotor 12 can be a first stage of the high pressure compressor 142 or low pressure compressor 140, and the second rotor 140 be a second stage of said compressor 140, 142, successive to the first compressor stage 140, 142, upstream or downstream from it. Alternatively, the first rotor 12 can be a first stage of a high pressure turbine 180 or a low pressure turbine 182, and the second rotor 140 can be a second stage of said turbine 180, 182, successive to the first turbine stage 180, 182, in upstream or downstream of it.
En tout état de cause l’amortisseur 2 présente un encombrement restreint. Par conséquent, il peut facilement être intégré aux turbomachines existantes.In any event, the damper 2 has a restricted size. Therefore, it can easily be integrated into existing turbomachinery.
De plus, en étant configuré pour exercer des efforts centrifuges C1, C2 sur le premier rotor 12 et, optionnellement, sur le deuxième rotor 140, l’amortisseur 2 assure une raideur tangentielle importante entre le premier rotor 12 et le deuxième rotor 140. Il se démarque ainsi d’un amortisseur trop souple qui viendrait uniquement à se déformer lors d’un déplacement du premier rotor 12 par rapport au deuxième rotor 140, dans le plan orthogonal à l’axe longitudinal X-X. Au contraire, l’amortisseur 2 dissipe un tel déplacement :
- soit par frottement et/ou oscillations entre un état où l’amortisseur 2 est collé sur les rotors 12, 140 et un état où l’amortisseur 2 glisse sur les rotors 12, 140, ce qui permet d’amortir notamment les basses fréquences,
- soit par cisaillement viscoélastique au sein de l’amortisseur 2, ce qui permet d’amortir les notamment hautes fréquences.Moreover, by being configured to exert centrifugal forces C1, C2 on the first rotor 12 and, optionally, on the second rotor 140, the damper 2 ensures a high tangential stiffness between the first rotor 12 and the second rotor 140. It thus stands out from an overly flexible damper which would only become deformed when the first rotor 12 moves relative to the second rotor 140, in the plane orthogonal to the longitudinal axis XX. On the contrary, damper 2 dissipates such a displacement:
- either by friction and/or oscillations between a state where the damper 2 is stuck on the rotors 12, 140 and a state where the damper 2 slides on the rotors 12, 140, which makes it possible to dampen in particular the low frequencies ,
- Or by viscoelastic shearing within the damper 2, which makes it possible to dampen the high frequencies in particular.
Toutefois, l’amortisseur 2 demeure suffisamment souple pour maximiser les surfaces de contact entre ledit amortisseur 2 et les rotors 12, 140 sur lequel il vient en appui. Pour ce faire, l’amortisseur 2 présente une rigidité tangentielle plus importante qu’une rigidité axiale et qu’une rigidité radiale.However, the damper 2 remains flexible enough to maximize the contact surfaces between said damper 2 and the rotors 12, 140 on which it bears. To do this, the damper 2 has a greater tangential stiffness than an axial stiffness and a radial stiffness.
Les efforts de contact entre l’amortisseur 2 et les rotors 12, 140 peuvent notamment être ajustés au moyen de masselottes 3 et/ou de plaquettes sacrificielles 230, 210, 232 et/ou de revêtements supplémentaires sur lesdites plaquettes sacrificielles 230, 210, 232. A basses fréquences, il est en effet nécessaire de s’assurer que les efforts centrifuges C1, C2 exercées par l’amortisseur 2 sur les rotors 12, 140 ne sont pas trop importants, afin de garantir que l’amortisseur 2 puisse osciller entre un état collé et un état glissant sur les rotors 12, 140, et ainsi amortir par frottements. A hautes fréquences, en revanche, il est nécessaire de s’assurer que les efforts centrifuges C1, C2 exercées par l’amortisseur 2 sur les rotors 12, 140 sont suffisamment importants pour que la précontrainte de l’amortisseur 2 sur les rotors 12, 140 soit suffisante, afin de garantir que l’amortisseur 2 puisse être le siège de cisaillement viscoélastique.The contact forces between the damper 2 and the rotors 12, 140 can in particular be adjusted by means of flyweights 3 and/or sacrificial pads 230, 210, 232 and/or additional coatings on said sacrificial pads 230, 210, 232 At low frequencies, it is indeed necessary to ensure that the centrifugal forces C1, C2 exerted by the damper 2 on the rotors 12, 140 are not too great, in order to guarantee that the damper 2 can oscillate between a glued state and a slippery state on the rotors 12, 140, and thus dampen by friction. At high frequencies, on the other hand, it is necessary to ensure that the centrifugal forces C1, C2 exerted by the damper 2 on the rotors 12, 140 are sufficiently great for the preload of the damper 2 on the rotors 12, 140 is sufficient to ensure that the damper 2 can be the viscoelastic shear seat.
L’usure des rotors 12, 140 est notamment limitée par traitement des surfaces de l’amortisseur 2 en appui sur les rotors 12, 140, par exemple pour les doter d’un revêtement à faible coefficient de frottement.The wear of the rotors 12, 140 is in particular limited by treatment of the surfaces of the damper 2 resting on the rotors 12, 140, for example to provide them with a coating with a low coefficient of friction.
Claims (15)
- un carter (10),
- un premier rotor (12) :
○ mobile en rotation par rapport au carter (10) autour d’un axe longitudinal (X-X), et
○ comprenant :
* un disque (120), et
* une pluralité d’aubes (122) susceptibles de battre par rapport au disque (120) lors d’une rotation du premier rotor (12) par rapport au carter (10),
- un deuxième rotor (140) mobile en rotation par rapport au carter (10) autour de l’axe longitudinal (X-X), et
- un amortisseur (2) configuré pour amortir un déplacement du premier rotor (12) par rapport au deuxième rotor (140), dans un plan orthogonal à l’axe longitudinal (X-X), le déplacement étant causé par un battement d’au moins une aube (122) parmi la pluralité d’aubes (122), l’amortisseur (2) comprenant :
○ une première partie d’appui (21) :
* venant en appui sur le premier rotor (12) en une première zone d’appui s’étendant sur un premier secteur angulaire (A1) autour de l’axe longitudinal (X-X), et
* étant configurée pour appliquer un premier effort centrifuge (C1) sur le premier rotor (12), et
○ une deuxième partie d’appui (22) venant en appui sur le premier rotor (12) en une deuxième zone d’appui, différente de la première zone d’appui, la deuxième zone d’appui s’étendant sur un deuxième secteur angulaire (A2) autour de l’axe longitudinal (X-X), le deuxième secteur angulaire (A2) étant inférieur au premier secteur angulaire (A1).Turbomachine assembly (1) comprising:
- a casing (10),
- a first rotor (12):
○ rotatable relative to the housing (10) around a longitudinal axis (XX), and
○ including:
* a disc (120), and
* a plurality of blades (122) capable of beating relative to the disc (120) during rotation of the first rotor (12) relative to the housing (10),
- a second rotor (140) rotatable relative to the housing (10) around the longitudinal axis (XX), and
- a damper (2) configured to damp a displacement of the first rotor (12) relative to the second rotor (140), in a plane orthogonal to the longitudinal axis (XX), the displacement being caused by a beat of at least a vane (122) among the plurality of vanes (122), the damper (2) comprising:
○ a first support part (21):
* bearing on the first rotor (12) in a first bearing zone extending over a first angular sector (A1) around the longitudinal axis (XX), and
* being configured to apply a first centrifugal force (C1) on the first rotor (12), and
○ a second bearing part (22) bearing on the first rotor (12) in a second bearing zone, different from the first bearing zone, the second bearing zone extending over a second sector angular (A2) around the longitudinal axis (XX), the second angular sector (A2) being smaller than the first angular sector (A1).
- venant en appui sur le deuxième rotor (140), et
- étant configurée pour appliquer un deuxième effort centrifuge (C2) sur le deuxième rotor (140).Assembly according to one of Claims 1 and 2, in which the damper (2) comprises a third support part (23):
- bearing on the second rotor (140), and
- Being configured to apply a second centrifugal force (C2) on the second rotor (140).
- reliant la première partie d’appui (21) à la troisième partie d’appui (23), et
- étant amincie par rapport à la première partie d’appui (21) et à la troisième partie d’appui (23).Assembly according to claim 3, in which the damper (2) comprises a connecting part (20):
- connecting the first support part (21) to the third support part (23), and
- being thinned with respect to the first support part (21) and the third support part (23).
- la première partie d’appui (21) présente une première surface d’appui (2100) agencée pour appliquer un premier effort (F1) sur le deuxième rotor (140), le premier effort (F1) ayant une première composante longitudinale (F1L) dans une première direction parallèle à l’axe longitudinal (X-X), et une première composante radiale (F1R) dans une deuxième direction orthogonale à l’axe longitudinal (X-X), la première composante longitudinale (F1L) étant supérieure à la première composante radiale (F1R),
- la troisième partie d’appui (23) présente une deuxième surface d’appui (2320) agencée pour appliquer un deuxième effort (F2) sur le deuxième rotor (140), le deuxième effort (F2) ayant une deuxième composante longitudinale (F2L) dans la première direction, et une deuxième composante radiale (F2R) dans la deuxième direction, la deuxième composante radiale (F2R) étant supérieure à la deuxième composante longitudinale (F2L).Assembly according to one of Claims 3 and 4, in which:
- the first support part (21) has a first support surface (2100) arranged to apply a first force (F1) on the second rotor (140), the first force (F1) having a first longitudinal component (F1L ) in a first direction parallel to the longitudinal axis (XX), and a first radial component (F1R) in a second direction orthogonal to the longitudinal axis (XX), the first longitudinal component (F1L) being greater than the first component radial (F1R),
- the third support part (23) has a second support surface (2320) arranged to apply a second force (F2) on the second rotor (140), the second force (F2) having a second longitudinal component (F2L ) in the first direction, and a second radial component (F2R) in the second direction, the second radial component (F2R) being greater than the second longitudinal component (F2L).
- montée fixe sur la troisième partie d’appui (23), et
- venant en appui sur le deuxième rotor (140).Assembly according to one of Claims 3 to 5, the assembly further comprising a sacrificial plate (230):
- Fixed mounted on the third support part (23), and
- Coming to bear on the second rotor (140).
- une première plaquette sacrificielle (210) montée fixe sur la première partie d’appui (21) et présentant la première surface d’appui (2100), et
- une deuxième plaquette sacrificielle (232) montée fixe sur la troisième partie d’appui (23) et présentant la deuxième surface d’appui (2320).Assembly according to one of Claims 5 and 6, the assembly further comprising:
- a first sacrificial plate (210) fixedly mounted on the first support part (21) and having the first support surface (2100), and
- a second sacrificial plate (232) fixedly mounted on the third bearing part (23) and having the second bearing surface (2320).
- une première masselotte (31) montée fixe sur la première partie d’appui (21), et
- une deuxième masselotte (32) montée fixe sur la troisième partie d’appui (23).Assembly according to one of Claims 3 to 11, the assembly further comprising:
- a first flyweight (31) fixedly mounted on the first support part (21), and
- A second flyweight (32) fixedly mounted on the third support part (23).
- un pied d’aube (1220) reliant l’aube (122) au disque (120),
- un aubage profilé (1222),
- une échasse (1224) reliant l’aubage (1222) au pied d’aube (1220), et
- une plateforme (1226) reliant l’aubage (1222) à l’échasse (1224) et s’étendant transversalement à l’échasse (1224), la première partie d’appui (21) venant en appui sur la plateforme (1226) d’une aube (122) parmi la pluralité d’aubes (122).Assembly according to one of claims 1 to 12, in which each of the vanes (122) among the plurality of vanes (122) comprises:
- a blade root (1220) connecting the blade (122) to the disc (120),
- a profiled blading (1222),
- a stilt (1224) connecting the blading (1222) to the blade root (1220), and
- a platform (1226) connecting the blading (1222) to the stilt (1224) and extending transversely to the stilt (1224), the first support part (21) coming to rest on the platform (1226 ) of a blade (122) among the plurality of blades (122).
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