<Desc/Clms Page number 1>
"Perfectionnements apportés aux procédés et dispositifs pour fa- briquer des aubes de turbines, compresseurs et autres machines à aubes analogues, traversées par un fluide."
La présente invention est relative aux procé- dés et dispositifs pour fabriquer des aubes de turbines, compresseurs et autres machines à aubes analogues, tra- versées par un fluide ; elle concerne également la fa- brication des ailettes de guidage d'un dispositif traver- sé par un fluide, par exemple des ailettes d'une cascade établies dans le coude d'un conduit.
Les profils de ces aubes ou ailettes en Çtues- tion sont établies en tenant compte de leurs fonctions qui consistent à éviter le décollage du courant fluide ou à diriger celui-ci tout en réduisant autant que possible leur résistance à l'écoulement. Dans bien des cas le ren-
<Desc/Clms Page number 2>
dément d'une aube dépend fortement de son profil en géné- ral et surtout des parties de ce profil qui se trouvent à proximité de leurs bords d'attaque et de fuite.
Pour fabriquer ces aubes on procède générale- ment en façonnant la matière par forgeage ou moulage jus- qu'à ce qu'elle ait approximativement la forme voulue ou encore en soumettant une ébauche à un usinage partiel, le profil final étant obtenu par un limage au gabarit ou par une opération similaire en se servant d'un gabarit oomme repère. Cette dernière opération entraine uns par- te de temps et des frais considérables. De plus, le pro- fil des bords d'attaque et de fuite ont, en général, un petit rayon de courbure comparé à celui des parties res- tantes du profil et il est très difficile de les façon- ner correctement par cette méthode puisque de petits écarts, par rapport à la forme du gabarit, ne peuvent être détectés facilement.
Ces difficultés sont encore accrues dans le cas d'aubes de petites dimensions.
De plu s, les aubes du genre en question ne se prêtent, en général, pas au façonnage de leur bord d'attaque par un outil tranchant et profilé ou par une meule profilée,qui sont animés d'un mouvement de rota- tion, pour les raisons suivantes. D'abord, on est obli- gé de supporter et d'aligner correctement les aubes, dont les profils sont façonnés partiellement, avec l'ou- til tranchant ou analogue afin que celui-ci puisse fai- re une taille finale correcte, à quoi s'ajoute la néces- -sité de devoir ajuster chaque outil ce qui compense, à un degré élevé, les avantages de la méthode.
De plus, par suite de forme générale et usuelle des aubes, c'est- à-dire une épaisseur réduite par rapport à la longueur, elles peuvent fléchir ou s'écarter par l'effet de la pression exercée par l'outil tranchant et cela d'une quantité suffisante pour que l'on obtienne une section
<Desc/Clms Page number 3>
à profil très défectueux. Un troisième inconvénient ré- side dans le fait que, dans bien des cas, la section transversale de l'aube varie sur toute sa longueur, no- tamment en ce qui concerne les dimensions, la forme et l'angle d'inclinaison par rapport au courant du fluide.
Il en résulte qu'un outil retatif et dont la forme con- vient au façonnage d'une section peut entamer trop for- -tement la matière en d'autres sections.
L'invention a donc pour but de rendre les pro- cédés, du genre en question, tels qu'ils permettent de façonner rapidement les bords d'attaque Les aubes avec une exactitude respectant les tolérances admises tout en profitant du fait que les parties restantes du pro- fil d'une aube peuvent être façonnées, et il en est gé- néralement ainsi, avec l'exactitude voulue avant que les bords d'attaque et de fuite soient formés.
Selon l'invention, la déformation de la ma- tière d'une aube est obtenue par emboutissage ou par une opération similaire à l'aide d'un outil dont l'action est réglée par le contact entre l'outil et des parties du profil qui ont un grand rayon de courbure et qui se trouvent à proximité du bord à façonner et qui a un ray- on de courbure réduit.
Suivant un mode de réalisation de l'invention, on façonne le bord de l'aube par le contact avec un ga- let rotatif et qui est déplacé par translation le long dudit bord, le galet comprenant une gorge périphérique telle que la section transversale et radiale de ladite gorge, en tout point circonférentiel, corresponde, en totalité ou en partie, à celle que l'on désire obtenir en un point dudit bord avec lequel les bords de la gor- ge du galet sont momentanément en contact mutuel pen- dant le déplacement du galet par rapport à.l'aube,
<Desc/Clms Page number 4>
Ainsi, une aube partiellement formée peut ê- tre supportée de manière telle que le bord d'attaque soit sensiblement perpendiculaire à l'axe d'un galet avec une gorge périphérique ayant une forme appropriée afin que le galet,
quand il est refoulé contre le bord de l'aube et est déplacé une ou plusieurs fois d'une extrémité à l'autre de l'aube, provoque la réduction de ce bord jus- qu'à ce qu'il ait les dimensions finales désirées par un écoulement plastique de la matière constituant l'aube.
Egalement selon l'invention on agence l'outil façonneur de manière qu'il puisse se déplacer dan s une direction perpendiculaire au bord de l'aube. Suivant un mode de réalisation préféré de l'invention, on agence le galet de manière qu'il puisse se déplacer axialement. De cet- te manière on supprime la nécessité d'un montage parti- culièrement exact de l'aube par rapport au galet du mo- ment que le profil de l'aube, à l'exclusion bien enten- du des bords d'attaque et/ou de fuite, ait été préala- blement façonné avec précision car le galet, qui flotte axialement, peut être agencé de manière qu'il rectifie de lui-même sa position par le contact entre les faces de sa gorge avec les parties adjacentes et finies du pro- fil.
De même, si l'aube dévie par l'effet de la pression exercée par le galet ce dernier peut suivre l'aube et conserver une relation correcte par rapport à celle-ci.
Le dessin ci-annexé montre, à titre d'exemple, l'application de l'objet au façonnage du bord d'attaque d'une aube, la plupart des figs.l à 11 de ce dessin mon- trant, en coupe transversale partielle ou totale, diffé- rentes parties d'une aube du genre en question.
Sur la fig.l on a montré, en traits pleins, une section d'une aube qui doit pouvoir travailler dans un courant fluide qui se déplace dans la direction de la flèche A. On voit que le bord d'attaque de la section
<Desc/Clms Page number 5>
est orientée directement vers l'amont afin que l'écou- lement du fluide autour de la section se fasse d'une manière aussi douce que possible. Les traits interrom- pus montrent les erreurs qui peuvent se produire pour la section de l'aube au cours de la fabrication. On ver- ra que de petites erreurs dans le profil du bord d'at- taque peuvent fournir une section dont l'angle d'entrée est différent de celui que l'on veut obtenir ce qui trou- ble, par conséquent, le courant du fluide le long de 1' aube.
Par contre une erreur, de même importance et qui se produit dans le partie du profil comprise entre les bords de l'aube, a des suites moins sérieuses.
La fig.2 montre, à une échelle plus réduite, une section de l'aube à une phase de la fabrication qui précède le façonnage de son bord d' attaque. L'aube a été façonnée depuis un barreau dont la section transversale est désignée par 1 et par une méthode, d'un usage courant, suivant laquelle le profil 2 est usiné jusqu'à ce que les faces latérales 3 et 4, pour lesquelles le rayon de courbure est grand, aient leurs dimensions définitives alors que de la matière en excès subsiste au bord d'at-
EMI5.1
taque, comme visible à plus grande échelle sur la fig.3 --¯---=-ê pour laquelle'-est montrée pqr une ligne en traits inter- =# == "=¯" rompus alors que le contour de la section voulue est mon- tré en traits pleins.
La matière en excès peut-être en- levée en partie en faisant une coupe tangentielle au bord d'attaque, comme montré en 5 sur la fig.4 ce qui laisse subsister deux parties triangulaires 6 et 7 que l'on doit enlever pour obtenir le profil correct du bord d'attaque.
Comme déjà dit, l'enlèvement de ces parties à la lime ou par des moyens similaires procure des profils inexacts.
Un dispositif par lequel le finissage de l'au- be est obtenu à l'aide d'un, outil tranchant, rotatif, de forme appropriée, est montré sur la fig.5. Sur celle-ci
EMI5.2
-f on voit une roue de montage 8 avec une gorge périphérique
<Desc/Clms Page number 6>
profilée 9, cette roue tournant autour de l'axe 10 tout en pouvant être déplacée par rapport à la section de 1' aube suivant la flèche B qui correspond à l'angle d'en- trée de l'aube. La section 11 peut seulement être façon- née correctement si le plan central 12 de la gorge 9 de la roue coïncide avec le plan central 13 du bord d'atta- que de la section. Si ces plans sont décalés, comme sur la fig. 5, on obtient une section analogue à celle mon- trée en traits pleins sur la fig.6 alors que la section correcte est indiquée en traits interrompus.
Un défaut analogue peut se produire quand l'aube fléchit, dans le sens de la flèche C ou D de la fig.5,par l'effet de la poussée latérale exercée par l'outil. On se rend donc compte que les difficultés pratiques de cette méthode rendent celle-ci inapplicable pour la fabrication d'au- bes sur une grande échelle.
Par contre, en ayant recours à une méthode de fabrication selon l'invention, on peut écarter les incon- vénients du procédé spécifié plus haut, ainsi que cela résultera de la description donnée ci-après, d'un mode de réalisation préféré de l'invention.
Le dispositif, montré en élévation schémati- quement sur la fi g. 7, convient à la fabrication d'une aube 14 ayant une section constante sur toute sa lon- gueur. Cette aube a été façonnée partiellement par la méthode décrite à l'aide des figs.2, 3 et 4, tout en laissant subsister aux extrémités des parties 15 et 16 du barreau, à partir duquel l'aube a été obtenue, pour faciliter les diverses opérations ultérieures. L'aube est supportée dans une position inclinée avec son bord d'attaque orienté vers le haut et établi dans un plan horizontal de manière que son angle d'entrée coïncide avec la verticale comme montré en coupe sur la fig.8.
Un bras porteur 18 est établi au-dessus de l'aube et peut être déplacé suivant un mouvement alternatif et
<Desc/Clms Page number 7>
parallèlement au bord d'attaque de l'aube, comme indi- qué par la flèche E. tout en pouvant effectuer également un mouvement vertical de faible amplitude. Le bras 18 porte un axe 19 pour un galet 20 avec une gorge périphé- rique SI. La section radiale de cette gorge a une forme analogue à celle que l'on veut donner au bord d'attaque de l'aube, pour une partie de la profondeur de la gorge.
La matière, constituant le galet 20, est choisie de ma- nière qu'elle soit relativement dure comparativement à celle de l'aube 14. Quand le galet est amené verticale- ment et sous pression en contact avec le bord de l'aube (figs.7 et 8), et quand le bras 18 est déplacé alterna- tivement suivant la flèche E entre les positions montrées respectivement en traits pleins et en traits interrompus, la matière en excès du bord d'attaque est répartie d'une manière uniforme et le profil est correctement façonné. les effets obtenus sont, d'abord, que la matière, consti- tuant l'aube, est durcie localement par usinage ce qui est évidemment un avantage et, ensuite, que la corde de l'aube est faiblement accrue.
En pratique on constate que cet accroissement se trouve entre les limites de to- lérance admises par la dimension en profondeur de l'aube de sorte qu'il peut être négligé. Le mouvement du bras 18, dans le sens vertical, est limité à l'amplitude vou- lue par des butées appro priée s. Le galet 20 peut tourner librement autour de son axe 19 ou être entraîné à toute vitesse voulue.
Pour obtenir un alignement correct entre le gelet 20 et le bord d'attaque de l'aube, la gorge 21 est rendue plus profonde qu'effectivement nécessaire pour former le bord de l'aube de sorte que les parties radia- lement les plus écartées des parois de la gorge viennent en contact avec les parties préalablement finies du pro- fil de l'aube. En donnant au galet une certaine liberté
<Desc/Clms Page number 8>
de mouvement dans la direction de son axe, on obtient un alignement correct du galet avec l'aube nonobstant les faibles inexactitu-des d'usinage et la flexion de
EMI8.1
l'aube.
t.e' e-=r- - Quand le laminage du bord' le façonnage de l'aube est terminé en enlevant les parties terminales 15 et 16 suivant les lignes 22 et 23.(11
Dans ce qui précède on a admis que le façon- nage de l'aube est obtenu par usinage, mais il est évi- dent que le procédé peut être appliqué, en plus grande partie, à des aubes obtenues de toute autre manière, par exemple par forgeage ou montage auquel succède une opération par laquelle elles sont préparées pour la for- mation de leurs bords d'attaque.
Le procédé peut également être appliqué, avec une légère modification, à une aube dont la section va- rie sur sa longueur.
La fi g. 9 montre une aube 24 dont le bord d'at- taque a une section qui diminue progressivement. Comme ci-dessus et après que la phase préalable du façonnage de l'aube est atteinte, on fait passer un galet 25, a- vec gorge périphérique, le long du bord d'attaque sui- vant un mouvement alternatif entre les positions montrées respectivement en traits pleins et en traits interrom- pus. Pour obtenir la section variable, on fait varier la section radiale de la gorge du galet en différents points de son contour et le galet tourne seulement sui- vant un angle et à une vitesse qui conviennent au con- tact roulant entre la gorge et le bord de l'aube.
Le fond de la gorge est concentrique à l'axe du galet comme montré en traits interrompus en 26 de sorte que l'aube peut être supportée de manière telle que son bord d'atta- que soit parallèle au chemin suivi par le galet pendant son mouvement alternatif alors que la périphérie 27 du galet peut avoir toute forme voulue en dépendance avec
<Desc/Clms Page number 9>
la profondeur variable de la gorge. Dans le présent cas et pour des raisons de simplicité, la périphérie 27 for- me une partie d'une circonférence excentrée par rapport à l'axe du galet. La longueur de la gorge, suivant la périphérie du galet, correspond à peu près à celle de l'aube. Une encoche 28 est ménagée dans le contour du galet entre les extrémités de la gorge pour le dégage- ment de l'embase de l'aube quand le galet arrive à cet- te extrémité de l'aube.
Afin d'être certain que l'aube et le galet conservent des positions relatives correctes, on peut monter sur l'axe du galet un pignon dont le dia- mètre du cercle primitif est le même que le diamètre moyen de la gorge du galet, ce pignon engrenant avec une crémaillère qui est fixe par rapport à l'aube. Dans ce cas, comme pour l'exemple précédent, on peut donner au galet une certaine liberté dans le sens latéral. Dans l'un et l'autre cas le mouvement alternatif peut être effectué par l'aube au lieu de l'être par galet.
Bien que le procédé, décrit ci-dessus, s'ap- plique avant tout à la fabrication d'aubes de section variable, elle convient également à celle des aubes ayant un angle d'entrée variable. Si cette variation est fai- ble, l'aube peut être montée de manière que son angle d'entrée moyen soit vertical alors que son bord d'atta- que, comme ci-dessus, est parallèle au trajet suivi par le galet. La variation de l'angle d'entrée peut alors être obtenue par la section variable de la gorge. par contre, si cette variation est importante, cette méthode devient ina ppli cabl e pour la raison que l'amplitude de la partie du bord d'attaque, à laquelle correspond le profil de la gorge pour une section, est limitée par les angles d'entrée des autres sections.
Pour le façonna- ge d'une aube de ce genre il est donc nécessaire de mo- difier le procédé en ce sens que l'aube doit pouvoir ef- fectuer un mouvement angulaire par rapport au galet au-
<Desc/Clms Page number 10>
tour d'un axe longitudinal pendant que le galet roule, suivant un mouvement alternatif, sur cette aube afin que l'angle d'entrée, pour une section donnée, soit sensible- ment vertical au moment où le galet pa sse. L'axe de pi- votement de l'aube passe de préférence par un point qui, pour chaque section, se trouve au centre de courbure du bord d'attaque ou à proximité de ce centre. Dans ce cas il peut être nécessaire que le galet ait une amplitude de mouvement plus grande, dans le sens latéral, que dans le cas d'une aube fixe.
Le mouvement angulaire de l'aube doit, évidemment, être conjugué et synchronisé avec le fonctionnement du mécanisme qui procure au galet son mou- vement alternatif.
Pour le premier mode de réali sation, on peut ménager la gorge dans le galet par un travail au tour ou par une opération similaire. Pour le galet des autres modes de réalisation ceci n'est pas possible. Une métho- de pour former la gorge dans un galet qui convient dans tous les cas est illustrée sur les figs 10 et 11. Un bord 29 d'une pièce 30 en acier est travaillée à la main pour obtenir la forme, de section variable, du bord d'attaque que l'on veut donner à l'aube et ce bord est trempé pour qu'il puisse servir de modèle. On monte ensuite la pièce sur une table à mouvement alternatif au-dessus de la- quelle est établi un galet 31, engagé sur un axe et dans lequel on veut former le bord d'attaque par usinage.
Le galet 31 est relié à la table de la manière indiquée à propos de la fig.9 afin que le galet 31 et le modèle 30 conservent des positions relatives correctes. Une pres- sion continuelle est exercée vers le bas sur le galet et le bord d'attaque est déplacé alternativement par rap- port à celui-ci afin que le profil du modèle 30 soit pres- sé dans le contour du galet qui, à ce moment, est cons- titué en un métal mou. Le galet est ensuite trempé et parachevé de manière qu'il soit prêt à l'usage. Quand
<Desc/Clms Page number 11>
on veut fabriquer des nombres importants d'aubes simi- laires, on peut constituer plusieurs galets à l'aide d d'un même modèle.
Pour obtenir des galets, qui conviennent à la fabrication d'aubes ayant des angles d'entrée va- riables, le procédé doit être modifié. Dans le cas où la variation est faible, le modèle doit être monté de manière que son angle d'entrée moyen soit vertical et quand la variation est importante, le modèle doit être soumis au même mouvement angulaire que celui qui est appliqué ultérieurement aux aubes quand elles passent sous le galet.
Bien que les modes de réalisation de l'in- vention, tels que décrits, s'appliquent en particulier à la formation de l'angle d'attaque d'une aube, il est évident qu'elles conviennent tout aussi bien à plusieurs égards, à l'obtention des bords de fuite de ces aube s.
.REVENDICATIONS.
L.- Un procédé pour fabriquer des aubes de turbines, compresseurs et autres machines analogues, traversées par un fluide, caractérisé par le fait que l'on façonne le bord d'attaque ou de faite de l'aube, en lui donnant ses dimensions définitives , par un effet d'emboutissage ou similaire obtenu à l'aide d'un outil de forme appropriée et qui provoque un écoulement plas- tique de la matière constituant cette aube.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.