FR3161706A1 - TURBOMACHINE CRANKCASE FEATURING A THERMAL PROTECTION COATING AND A METHOD FOR MANUFACTURING THIS CRANKCASE - Google Patents
TURBOMACHINE CRANKCASE FEATURING A THERMAL PROTECTION COATING AND A METHOD FOR MANUFACTURING THIS CRANKCASEInfo
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Abstract
L’invention concerne un carter (3) de turbomachine (10), en particulier d’aéronef, comportant :- un corps annulaire (30) comprenant une préforme fibreuse noyée dans une première matrice polymérique, et - un revêtement (32) annulaire de protection thermique s’étendant autour du corps annulaire (30) et étant solidaire du corps (30), caractérisé en ce que le revêtement (32) a une densité de fibres nulle ou inférieure à celle du corps (30) et comprend une seconde matrice polymérique différente de la première matrice polymérique. Figure pour l'abrégé : Figure 4 The invention relates to a turbomachine (10) housing (3), particularly for aircraft, comprising: - an annular body (30) including a fibrous preform embedded in a first polymer matrix, and - an annular thermal protection coating (32) extending around the annular body (30) and being integral with the body (30), characterized in that the coating (32) has a fiber density of zero or less than that of the body (30) and comprises a second polymer matrix different from the first polymer matrix. Figure for the abstract: Figure 4
Description
La présente invention concerne le domaine des carters de turbomachine, en particulier d’aéronef, comportant un revêtement de protection thermique (par exemple contre le feu). La présente invention concerne également une turbomachine comportant un tel carter et un procédé de fabrication d’un tel carter.The present invention relates to the field of turbomachine housings, particularly for aircraft, comprising a thermal protection coating (for example, fire protection). The present invention also relates to a turbomachine comprising such a housing and a method for manufacturing such a housing.
De façon classique, une turbomachine, en particulier d’aéronef, comprend un carter agencé autour d’un ou plusieurs éléments tournants de la turbomachine. Parmi ces carters, on connait par exemple un carter de soufflante qui est centré sur un axe longitudinal de la turbomachine. Le carter de soufflante est typiquement agencé autour d’un rotor de soufflante et a pour fonction principale de retenir des aubes de soufflante en cas de rupture (partielle ou non) d’une ou de plusieurs de ces dernières.Typically, a turbomachine, particularly an aircraft turbomachine, comprises a casing arranged around one or more rotating components. One example of such a casing is a fan casing, which is centered on a longitudinal axis of the turbomachine. The fan casing is typically arranged around a fan rotor and its primary function is to retain the fan blades in the event of a partial or complete failure of one or more of them.
Afin d’alléger la masse globale de la turbomachine, il a été proposé de réaliser les carters de turbomachine, en particulier le carter de soufflante, en matériau composite. Le matériau composite comprend typiquement une préforme fibreuse noyée dans une matrice polymérique.To reduce the overall mass of the turbomachine, it has been proposed to manufacture the turbomachine casings, particularly the fan casing, from composite material. The composite material typically comprises a fibrous preform embedded in a polymer matrix.
Un tel carter en matériau composite est typiquement réalisé par moulage par transfert de résine, également connu sous l’acronyme anglais RTM pour «Resin Transfer Molding». Dans le cadre de la fabrication par exemple du carter de soufflante en matériau composite, une étape d’agencement d’une préforme fibreuse dans un outillage est réalisée, puis une résine polymérique est injectée dans l’outillage. Une étape de polymérisation de la résine est ensuite réalisée pour former la matrice polymérique du matériau composite du carter de soufflante.Such a composite housing is typically manufactured using resin transfer molding, also known by the acronym RTM. In the manufacturing process, for example, of a blower housing made of composite material, a fibrous preform is first arranged in a mold, and then a polymer resin is injected into the mold. The resin is then polymerized to form the polymer matrix of the blower housing's composite material.
En plus de la fonction de rétention, le carter de turbomachine, en particulier le carter de soufflante, est également conçu pour tenir les spécifications de règlementation au feu et aux fuites. Ces spécifications imposent que, d’une part, les caractéristiques mécaniques du carter soient conservées durant l’apparition d’une flamme et après l’extinction de la flamme pendant quinze minutes, et d’autre part, une dissipation rapide des fumées provenant de la résine du carter après l’extinction de la flamme.In addition to its retention function, the turbomachine casing, particularly the blower casing, is also designed to meet fire and leakage regulations. These specifications require that, firstly, the mechanical characteristics of the casing be maintained during the onset of a flame and for fifteen minutes after the flame has been extinguished, and secondly, that fumes from the casing resin dissipate rapidly after the flame has been extinguished.
La
Le procédé de fabrication actuel du carter avec le revêtement annulaire de protection thermique peut être complexe et couteux à réaliser. Actuellement, le revêtement de protection thermique est déposé manuellement autour du corps annulaire du carter. En particulier, le revêtement est formé autour du corps annulaire en agençant bout à bout plusieurs portions de ce revêtement. Ceci peut générer des non-conformités qui sont difficilement réparables, telles que des non-conformités visuelles, des non-conformités de recouvrement des extrémités du revêtement, etc. Ces non-conformités peuvent altérer la tenue mécanique du carter en fonctionnement sous conditions exceptionnelles de type incendie ou sous très hautes températures.The current manufacturing process for the housing with the annular thermal protection coating can be complex and costly. Currently, the thermal protection coating is applied manually around the annular body of the housing. Specifically, the coating is formed around the annular body by joining several sections of the coating end to end. This can generate non-conformities that are difficult to repair, such as visual defects, non-conformities in the overlap of the coating ends, etc. These non-conformities can compromise the mechanical strength of the housing under exceptional operating conditions such as fire or very high temperatures.
Par ailleurs, le dépôt manuel du revêtement nécessite de réaliser plusieurs étapes de contrôle, telles que la localisation de chaque portion de revêtement, la longueur des zones de recouvrement entre deux portions du revêtement pour réaliser un éclissage, la distance entre deux zones de recouvrement, la surface de réparation (ou de retouche) autorisée en cas de non-conformités, etc.Furthermore, the manual application of the coating requires several control steps, such as the location of each portion of the coating, the length of the overlap areas between two portions of the coating to achieve a splice, the distance between two overlap areas, the repair (or touch-up) area allowed in case of non-conformities, etc.
La
Dans ce contexte, il est intéressant de proposer une solution permettant de pallier au moins un des inconvénients précités, notamment en optimisant et en simplifiant l’intégration d’un revêtement annulaire de protection thermique de façon robuste dans un carter de turbomachine.In this context, it is interesting to propose a solution that addresses at least one of the aforementioned drawbacks, in particular by optimizing and simplifying the integration of a robust annular thermal protection coating into a turbomachine housing.
La présente invention propose une solution simple, efficace et économique aux inconvénients précités de l’art antérieur.The present invention offers a simple, effective and economical solution to the aforementioned drawbacks of the prior art.
A cet effet, l’invention propose un carter de turbomachine, en particulier d’aéronef, comportant :
- un corps annulaire comprenant une préforme fibreuse noyée dans une première matrice polymérique, et
- un revêtement annulaire de protection thermique s’étendant autour du corps annulaire et étant solidaire du corps.To this end, the invention proposes a turbomachine housing, particularly for aircraft, comprising:
- an annular body comprising a fibrous preform embedded in a first polymeric matrix, and
- an annular thermal protection coating extending around the annular body and being integral with the body.
Selon l’invention, le revêtement a une densité de fibres nulle ou inférieure à celle du corps et comprend une seconde matrice polymérique différente de la première matrice polymérique.According to the invention, the coating has a fiber density of zero or less than that of the body and comprises a second polymeric matrix different from the first polymeric matrix.
Ainsi, cette solution permet d’atteindre l’objectif susmentionné. En effet, le carter selon l’invention présente de manière générale une tenue mécanique renforcée. En particulier, la nouvelle configuration du revêtement de protection thermique de l’invention permet de renforcer la résistance au feu (ou de manière générale à une température élevée) du carter de turbomachine. En effet, la seconde matrice polymérique offre une très bonne tenue aux hautes températures (notamment à une température au-delà de 200°C). L’absence de fibres ou une quantité réduite en fibres (notamment par rapport à celle du corps annulaire) associée à la seconde matrice polymérique permet notamment d’augmenter la résistance à la chaleur du revêtement, tout en allégeant le poids du carter.Thus, this solution achieves the aforementioned objective. Indeed, the housing according to the invention generally exhibits enhanced mechanical strength. In particular, the new configuration of the thermal protection coating of the invention increases the fire resistance (or, more generally, resistance to high temperatures) of the turbomachine housing. The second polymer matrix offers excellent resistance to high temperatures (especially above 200°C). The absence of fibers or a reduced fiber content (particularly compared to that of the annular body) combined with the second polymer matrix further increases the coating's heat resistance while simultaneously reducing the housing's weight.
L’invention présente par conséquent l’avantage de reposer sur une conception simple, offrant une très grande fiabilité (notamment une protection thermique renforcée), et peu pénalisante en termes de coûts et d’encombrement.The invention therefore has the advantage of being based on a simple design, offering very high reliability (in particular reinforced thermal protection), and little penalizing in terms of cost and size.
Le carter selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, considérées indépendamment les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres :The housing according to the invention may comprise one or more of the following features, considered independently of each other or in combination with each other:
- le corps et le revêtement sont monoblocs ;- the body and the covering are one piece;
- la seconde matrice polymérique est chargée d’un additif phosphoré ;- the second polymeric matrix is loaded with a phosphorus additive;
- au moins une des première et seconde matrices polymériques comprend un époxyde, un bismaléimide ou un polyester ;- at least one of the first and second polymer matrices comprises an epoxy, a bismaleimide or a polyester;
- les première et seconde matrices polymériques comprennent une base commune, comportant un époxyde, un bismaléimide ou un polyester, et des additifs distincts ;- the first and second polymer matrices comprise a common base, including an epoxy, a bismaleimide or a polyester, and distinct additives;
- le revêtement comprend une première couche annulaire et une seconde couche annulaire intercalée entre ladite première couche et le corps, dans lequel la première couche est réalisée dans ladite seconde matrice polymérique et la seconde couche est réalisée dans une troisième matrice polymérique différente de la première matrice polymérique ;- the coating comprises a first annular layer and a second annular layer interposed between said first layer and the body, in which the first layer is made in said second polymeric matrix and the second layer is made in a third polymeric matrix different from the first polymeric matrix;
- le revêtement comprend une première couche annulaire et une seconde couche annulaire intercalée entre ladite première couche et le corps, dans lequel la première couche est réalisée dans ladite seconde matrice polymérique et la seconde couche est réalisée dans une troisième matrice polymérique identique à la première matrice polymérique ;- the coating comprises a first annular layer and a second annular layer interposed between said first layer and the body, in which the first layer is made in said second polymeric matrix and the second layer is made in a third polymeric matrix identical to the first polymeric matrix;
-- les première, seconde et troisième matrices polymériques peuvent avoir une base commune (qui comprend par exemple un époxyde, un bismaléimide ou un polyester) et des additifs distincts.-- the first, second and third polymer matrices may have a common base (which includes for example an epoxy, a bismaleimide or a polyester) and distinct additives.
L’invention concerne également une turbomachine, en particulier d’aéronef, comportant un carter selon l’une quelconque des particularités de l’invention. Le carter peut être par exemple un carter de soufflante de la turbomachine.The invention also relates to a turbomachine, particularly for aircraft, comprising a housing according to any one of the features of the invention. The housing could be, for example, a fan housing for the turbomachine.
L’invention concerne aussi un procédé de fabrication d’un carter de turbomachine, en particulier d’aéronef, selon l’une quelconque des particularités de l’invention.The invention also relates to a method of manufacturing a turbomachine casing, in particular for an aircraft, according to any one of the features of the invention.
Le carter comprend ainsi un corps annulaire comprenant une préforme fibreuse noyée dans une première matrice polymérique, et un revêtement annulaire de protection thermique s’étendant autour du corps annulaire et étant solidaire du corps, le revêtement ayant une densité de fibres nulle ou inférieure à celle du corps et comprenant une seconde matrice polymérique différente de la première matrice polymérique.The housing thus comprises an annular body including a fibrous preform embedded in a first polymeric matrix, and an annular thermal protection coating extending around the annular body and being integral with the body, the coating having a fiber density of zero or less than that of the body and comprising a second polymeric matrix different from the first polymeric matrix.
Le procédé comprend les étapes suivantes :
(a) fournir un outillage comportant au moins un compartiment d’injection annulaire,
(b) agencer la préforme fibreuse dans le compartiment d’injection,
(c) injecter une première résine dans le compartiment d’injection,
(d) pré-densifier la préforme fibreuse par une polymérisation de la première résine, de façon à préformer la première matrice polymérique,
(e) injecter une seconde résine, et éventuellement une troisième résine, dans le compartiment d’injection autour de la préforme fibreuse pré-densifiée par la première résine, et
(f) polymériser simultanément et totalement des première et seconde résines, et éventuellement de la troisième résine, de façon à former les première et seconde matrices polymériques, et éventuellement une troisième matrice polymérique dudit revêtement.The process includes the following steps:
(a) provide tooling comprising at least one annular injection compartment,
(b) arrange the fibrous preform in the injection compartment,
(c) inject a first resin into the injection compartment,
(d) pre-densify the fibrous preform by polymerizing the first resin, so as to pre-form the first polymer matrix,
(e) inject a second resin, and possibly a third resin, into the injection compartment around the fibrous preform pre-densified by the first resin, and
(f) simultaneously and completely polymerize the first and second resins, and optionally the third resin, so as to form the first and second polymer matrices, and optionally a third polymer matrix of said coating.
Le procédé selon l’invention permet de faciliter la réalisation d’un carter de turbomachine comportant un revêtement de protection thermique. En effet, le procédé permet de former la seconde matrice polymérique directement sur la préforme fibreuse, notamment grâce à la configuration de l’outillage dans laquelle les première et seconde résines sont injectées dans le même compartiment d’injection comportant la préforme fibreuse. Ceci permet de former une liaison robuste entre la préforme fibreuse noyée dans la première matrice polymérique et la seconde matrice polymérique formant le revêtement de protection thermique, notamment sans utilisation de colle ou de liaison mécanique de type boulons ou rivets.The process according to the invention facilitates the production of a turbomachine housing incorporating a thermal protection coating. Specifically, the process allows the second polymer matrix to be formed directly onto the fibrous preform, notably through the tooling configuration in which the first and second resins are injected into the same injection compartment containing the fibrous preform. This enables the formation of a robust bond between the fibrous preform embedded in the first polymer matrix and the second polymer matrix forming the thermal protection coating, particularly without the use of adhesives or mechanical fasteners such as bolts or rivets.
Le procédé selon l’invention permet également de former le carter souhaité avec les bonnes proportions de taux volumiques de fibres (TVF) et de matrice (TVM).The process according to the invention also makes it possible to form the desired casing with the correct proportions of fiber volume fractions (TVF) and matrix volume fractions (TVM).
Par ailleurs, plusieurs étapes du procédé peuvent être automatisées, telle que les étapes de formation du revêtement de protection thermique de façon à réduire par exemple le nombre de non-conformités liées à la dépose manuelle du revêtement.Furthermore, several steps of the process can be automated, such as the steps of forming the thermal protection coating in order to reduce, for example, the number of non-conformities related to the manual application of the coating.
En optimisant la réalisation du carter en matériau composite, la présente invention permet de réduire l’impact environnemental de ces pièces en fonctionnement notamment dans une turbomachine d’aéronef. En effet, le matériau composite permet de réduire la masse de la pièce, réduisant ainsi la consommation en carburant qui à son tour entraine une réduction des émissions polluantes et/ou nocives (telles que les gaz CO, CO2, NOx, etc.).By optimizing the manufacturing of the casing in composite material, the present invention makes it possible to reduce the environmental impact of these parts during operation, particularly in an aircraft turbomachine. Indeed, the composite material reduces the mass of the part, thereby reducing fuel consumption, which in turn leads to a reduction in polluting and/or harmful emissions (such as CO, CO2, NOx gases, etc.).
Le procédé selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, considérées indépendamment les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres :The method according to the invention may comprise one or more of the following features, considered independently of each other or in combination with each other:
- le procédé comprend entre les étapes (c) et (d), une sous-étape suivante :
(c1) injecter un fluide de compaction dans un compartiment de compaction annulaire de l’outillage qui s’étend autour du compartiment d’injection et qui est séparé de ce compartiment d’injection par une membrane déformable élastiquement de l’outillage ;- the process includes, between steps (c) and (d), the following substep:
(c 1 ) inject a compaction fluid into an annular compaction compartment of the tooling which extends around the injection compartment and which is separated from this injection compartment by an elastically deformable membrane of the tooling;
- le procédé comprend entre les étapes (e) et (f), une sous-étape suivante :
(e1) injecter un fluide de compaction dans le compartiment de compaction ;- the process includes, between steps (e) and (f), the following substep:
(e 1 ) inject a compaction fluid into the compaction compartment;
- le procédé comprend entre les étapes (d) et (e), une sous-étape suivante :
(d1) vider le fluide de compaction du compartiment de compaction ;- the process includes, between steps (d) and (e), the following substep:
(d 1 ) empty the compaction fluid from the compaction compartment;
- l’étape (e) est répétée au moins deux fois, et entre deux étapes (e) successives, le procédé comprend les sous-étapes suivantes :
l’étape (e) d’injecter la troisième résine dans le compartiment d’injection autour de la préforme fibreuse pré-densifiée par la première résine,
la sous-étape (e1) d’injecter le fluide de compaction dans le compartiment de compaction,
(e2) polymériser la troisième résine,
(e3) vider le fluide de compaction du compartiment de compaction,
l’étape (e) d’injecter la seconde résine dans le compartiment d’injection autour de la troisième résine, et
la sous-étape (e1) d’injecter le fluide de compaction dans le compartiment de compaction ;- Step (e) is repeated at least twice, and between two successive steps (e), the process includes the following substeps:
step (e) of injecting the third resin into the injection compartment around the fibrous preform pre-densified by the first resin,
substep (e 1 ) of injecting the compaction fluid into the compaction compartment,
(e 2 ) polymerize the third resin,
(e 3 ) empty the compaction fluid from the compaction compartment,
step (e) of injecting the second resin into the injection compartment around the third resin, and
the substep (e 1 ) of injecting the compaction fluid into the compaction compartment;
- le procédé comprend entre les étapes (a) et (b), les sous-étapes suivantes :
(i1) réaliser une texture fibreuse par tissage de fibres ou par drapage et superposition de plusieurs couches de fibres, et
(i2) mise en forme de la texture fibreuse par enroulement sur un mandrin, afin d’obtenir la préforme fibreuse destinée à former le corps du carter ;- The process includes, between steps (a) and (b), the following substeps:
(i 1 ) to create a fibrous texture by weaving fibers or by draping and layering several layers of fibers, and
(i 2 ) shaping of the fibrous texture by winding it onto a mandrel, in order to obtain the fibrous preform intended to form the body of the housing;
-- la polymérisation de la première résine à l’étape (d) est partielle et présente un taux de polymérisation partielle prédéterminée ;-- the polymerization of the first resin in step (d) is partial and has a predetermined partial polymerization rate;
-- le taux de polymérisation partielle prédéterminée est compris entre 50 et 70% ;-- the predetermined partial polymerization rate is between 50 and 70%;
-- la polymérisation des première et seconde résine, et éventuellement de la troisième résine, à l’étape (f) est totale et complète ;-- the polymerization of the first and second resins, and possibly the third resin, in step (f) is total and complete;
-- le taux de polymérisation de la première résine (également de la seconde résine, et éventuellement de la troisième résine) est de 100% à l’étape (f).-- the polymerization rate of the first resin (also of the second resin, and possibly of the third resin) is 100% at step (f).
L’invention sera mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante faite à titre d’exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels :The invention will be better understood and other details, features and advantages of the invention will become more apparent upon reading the following description, given by way of non-limiting example and with reference to the accompanying drawings in which:
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la
Les éléments ayant les mêmes fonctions dans les différentes mises en œuvre ont les mêmes références dans les figures.Elements having the same functions in different implementations have the same references in the figures.
Par convention, dans la description ci-après, les termes « longitudinal » et « axial » qualifient l'orientation d'éléments structurels s'étendant selon la direction d’un axe longitudinal (tel que d’une turbomachine ou d’un carter). Les termes « radial » ou « vertical » qualifient une orientation d'éléments structurels s'étendant selon une direction perpendiculaire à l'axe longitudinal. Les termes « intérieur » et « extérieur », et « interne » et « externe » sont utilisés en référence à un positionnement par rapport à l’axe longitudinal. Ainsi, un élément structurel s'étendant selon l'axe longitudinal comporte une face intérieure tournée vers l'axe longitudinal et une surface extérieure, opposée à sa surface intérieure.By convention, in the description below, the terms "longitudinal" and "axial" refer to the orientation of structural elements extending along a longitudinal axis (such as in a turbomachine or housing). The terms "radial" or "vertical" refer to the orientation of structural elements extending in a direction perpendicular to the longitudinal axis. The terms "interior" and "exterior," and "internal" and "external," are used to refer to positioning relative to the longitudinal axis. Thus, a structural element extending along the longitudinal axis has an interior face facing the longitudinal axis and an exterior surface opposite its interior surface.
Les figures 1 et 2 ont été décrites dans l’arrière-plan technique de la présente demande et illustrent un exemple de carter de turbomachine comportant un revêtement de protection thermique.Figures 1 and 2 have been described in the technical background of this application and illustrate an example of a turbomachine housing with a thermal protection coating.
Un exemple de turbomachine 10 selon l’invention, en particulier d’aéronef, est représenté sur la
La turbomachine 10 peut s’étendre le long d’un axe longitudinal X. Un flux de gaz F s’écoule dans la turbomachine 10.The turbomachine 10 can extend along a longitudinal axis X. A gas flow F flows into the turbomachine 10.
De façon classique, la turbomachine 10 peut comprendre de l’amont vers l’aval (par rapport au sens d’écoulement du flux de gaz F), une soufflante 1 et un générateur de gaz. Le générateur de gaz peut comprendre, d’amont en aval, au moins un compresseur 2a (par exemple un compresseur basse pression et un compresseur haute pression), une chambre de combustion 2b, au moins une turbine 2c (par exemple une turbine haute pression et une turbine basse pression), et éventuellement une tuyère d’échappement (non illustré sur la
Le flux de gaz F traverse la soufflante 1 et se divise en un flux d’air primaire traversant une veine primaire et en un flux d’air secondaire traversant une veine secondaire entourant la veine primaire. Le flux d’air primaire traverse le compresseur 2a. Le flux d’air primaire comprimé traverse ensuite la chambre de combustion 2b dans laquelle il est mélangé à un carburant. Les gaz issus de la combustion traversent ainsi la turbine 2c.The gas flow F passes through the blower 1 and splits into a primary airflow through a primary channel and a secondary airflow through a secondary channel surrounding the primary channel. The primary airflow passes through the compressor 2a. The compressed primary airflow then passes through the combustion chamber 2b where it is mixed with fuel. The combustion gases then pass through the turbine 2c.
La soufflante 1 peut comprendre des aubes 1a (appelées aubes de soufflante) qui sont régulièrement réparties autour de l’axe X.The blower 1 may include blades 1a (called blower blades) which are regularly distributed around the X axis.
La turbomachine 10 peut comprendre au moins un carter 3, 4.The turbomachine 10 may include at least one housing 3, 4.
Dans la présente invention, un carter est une structure fixe de la turbomachine 10.In the present invention, a casing is a fixed structure of the turbomachine 10.
Le carter 3, 4 peut être un carter 3 de soufflante. Sur l’exemple de la
Le carter 3, 4 peut être un carter 4 intermédiaire. Sur l’exemple de la
Dans la description qui suit, l’invention est décrite ci-dessous dans le cadre de son application au carter 3 de soufflante. L’invention n’est toutefois pas limitée au carter de soufflante et peut être appliquée à d’autres carters de turbomachine (tels que le carter 4 intermédiaire).In the following description, the invention is described below in the context of its application to the blower housing 3. However, the invention is not limited to the blower housing and can be applied to other turbomachine housings (such as the intermediate housing 4).
En référence aux figures 4 et 5, le carter 3 comprend un corps 30 annulaire et un revêtement 32 annulaire de protection thermique (désigné également par « revêtement » ou « revêtement de protection thermique » dans la présente demande).With reference to Figures 4 and 5, the housing 3 comprises an annular body 30 and an annular thermal protection coating 32 (also referred to as "coating" or "thermal protection coating" in this application).
Le corps 30 peut s’étendre autour d’un axe A de révolution. L’axe A correspond sensiblement à l’axe X de la turbomachine 10.The body 30 can extend around an axis A of revolution. The axis A corresponds approximately to the X axis of the turbomachine 10.
Le corps 30 peut comprendre une bride amont 34 annulaire de fixation et une bride aval 36 annulaire de fixation, afin de permettre le montage du carter et sa liaison avec d’autre(s) élément(s) de la turbomachine. Les brides amont 34 et aval 36 s’étendent radialement vers l’extérieur à chacune des extrémités axiales du corps 3.The body 30 may include an upstream annular mounting flange 34 and a downstream annular mounting flange 36, to allow the housing to be mounted and connected to other element(s) of the turbomachine. The upstream flange 34 and downstream flange 36 extend radially outwards at each of the axial ends of the body 3.
Le corps 30 peut être réalisé en matériau composite. En particulier, le corps 30 comprend une préforme fibreuse 300 noyée dans (ou dit autrement densifiée ou imprégnée par) une première matrice polymérique.The body 30 can be made of composite material. In particular, the body 30 comprises a fibrous preform 300 embedded in (or otherwise densified or impregnated by) a first polymeric matrix.
La préforme fibreuse 300 peut comprendre des fibres par exemple tissées en deux ou trois dimensions. En variante, la préforme fibreuse 300 peut être stratifiée et comprendre plusieurs couches de fibres superposées l’une sur l’autre.The 300 fiber preform can include fibers, for example, woven in two or three dimensions. Alternatively, the 300 fiber preform can be layered and comprise several layers of fibers superimposed on one another.
La préforme fibreuse 300 peut comprendre des fibres de verre, des fibres de carbone, des fibres d’aramide, des fibres de polyamide, des fibres céramique (telles que du carbure de silicium, de verre, ou encore d’aramide), des fibres métalliques, des fibres en oxyde, ou un mélange d’au moins deux de ces fibres.The 300 fibrous preform may include glass fibers, carbon fibers, aramid fibers, polyamide fibers, ceramic fibers (such as silicon carbide, glass, or aramid), metallic fibers, oxide fibers, or a mixture of at least two of these fibers.
La première matrice polymérique peut être réalisée dans un matériau thermodurcissable ou thermoplastique. En particulier, la première matrice polymérique peut comprendre un époxyde, un bismaléimide ou un polyester.The first polymer matrix can be made from a thermosetting or thermoplastic material. In particular, the first polymer matrix can include an epoxy, a bismaleimide, or a polyester.
Avantageusement, la préforme fibreuse 30 peut comprendre des fibres de carbone et la première matrice polymérique comprend de l’époxyde (par exemple une résine époxyde commercialisée sous le nom Cycom®PR 520 N).Advantageously, the fibrous preform 30 can include carbon fibers and the first polymer matrix includes epoxy (for example, an epoxy resin marketed under the name Cycom ® PR 520 N).
Le revêtement 32 s’étend autour du corps 3. Le revêtement 32 est solidaire de ce corps 30. Le revêtement 32 peut être situé sur une surface annulaire externe du corps 30, et éventuellement sur des parois radiales des brides amont 34 et aval 36 (figures 4 et 5).The coating 32 extends around the body 3. The coating 32 is integral with this body 30. The coating 32 can be located on an external annular surface of the body 30, and possibly on radial walls of the upstream flanges 34 and downstream flanges 36 (figures 4 and 5).
Le corps 30 et le revêtement 32 peuvent être monoblocs (c’est-à-dire venue de matière).The body 30 and the coating 32 can be one piece (i.e. made from one piece of material).
Le revêtement 32 peut être réalisé en matériau composite.Coating 32 can be made of composite material.
L’une des particularités de l’invention est que le revêtement 32 a une densité de fibres nulle ou inférieure à celle du corps 3 (notamment de la préforme fibreuse 300). Le revêtement 32 comprend une seconde matrice polymérique qui est différente de la première matrice polymérique du corps 30.One of the distinctive features of the invention is that the coating 32 has a fiber density of zero or less than that of the body 3 (in particular, the fibrous preform 300). The coating 32 comprises a second polymer matrix that differs from the first polymer matrix of the body 30.
La seconde matrice polymérique peut être réalisée dans un matériau thermodurcissable ou thermoplastique. En particulier, la seconde matrice polymérique peut comprendre un époxyde, un bismaléimide ou un polyester.The second polymer matrix can be made from a thermosetting or thermoplastic material. In particular, the second polymer matrix can include an epoxy, a bismaleimide, or a polyester.
La seconde matrice polymérique peut être chargée d’un additif phosphoré. Ceci permet de renforcer les propriétés ignifuges du revêtement 32. En variante, la seconde matrice peut être chargée de tout autre additif ignifuge, tel que des composés nitrogènes, des composés silicones ou des hydroxydes inorganiques.The second polymer matrix can be loaded with a phosphorus additive. This enhances the flame-retardant properties of the coating 32. Alternatively, the second matrix can be loaded with any other flame-retardant additive, such as nitrogen compounds, silicone compounds, or inorganic hydroxides.
Les première et seconde matrices polymériques peuvent comprendre une base commune, comportant un époxyde, un bismaléimide ou un polyester, et des additifs distincts.The first and second polymer matrices may comprise a common base, including an epoxy, a bismaleimide or a polyester, and distinct additives.
On entend par « base commune », une substance (ou un mélange de substance) principale ou dominante constituant des première et seconde matrices polymériques (et éventuellement de la troisième matrice polymérique). Cette substance principale peut donc être présente à une proportion (ou quantité) majoritaire dans les première et seconde matrices polymériques (et éventuellement de la troisième matrice polymérique). La base commune forme ainsi une structure de base principale des première et seconde matrices polymériques (et éventuellement de la troisième matrice polymérique), et les additifs distincts sont des éléments supplémentaires ajoutés à au moins une des première et seconde matrices polymériques pour les différencier. De ce fait, la base commune peut comprendre une proportion plus importante, et les additifs peuvent être des éléments en quantités plus faibles (par rapport à la proportion de la base commune). La base commune peut être définie en termes de pourcentage, de masse ou d’autres paramètres chimiques. Par exemple et de façon non limitative, les première et seconde matrices (et éventuellement de la troisième matrice polymérique) peuvent avoir une base commune avec une proportion supérieure à 50% (en poids ou en volume) et des additifs distincts avec une proportion inférieure à 50%.The term "common base" refers to a principal or dominant substance (or mixture of substances) constituting the first and second polymer matrices (and possibly the third polymer matrix). This principal substance may therefore be present in a majority proportion (or quantity) in the first and second polymer matrices (and possibly the third polymer matrix). The common base thus forms a main basic structure of the first and second polymer matrices (and possibly the third polymer matrix), and the distinct additives are additional elements added to at least one of the first and second polymer matrices to differentiate them. Consequently, the common base may comprise a larger proportion, and the additives may be elements present in smaller quantities (relative to the proportion of the common base). The common base may be defined in terms of percentage, mass, or other chemical parameters. For example, and without limitation, the first and second matrices (and possibly the third polymeric matrix) may have a common base with a proportion greater than 50% (by weight or by volume) and distinct additives with a proportion less than 50%.
En référence à la
La troisième matrice polymérique de la seconde couche 32b peut être différente de la première matrice polymérique. Selon une autre variante, la troisième matrice polymérique de la seconde couche 32b peut être identique à la première matrice polymérique.The third polymer matrix of the second layer 32b may be different from the first polymer matrix. According to another variant, the third polymer matrix of the second layer 32b may be identical to the first polymer matrix.
La troisième matrice polymérique de la seconde couche 32b peut être identique à la seconde matrice polymérique de la première couche 32a.The third polymer matrix of the second layer 32b can be identical to the second polymer matrix of the first layer 32a.
La troisième matrice polymérique peut être réalisée dans un matériau thermodurcissable ou thermoplastique. En particulier, la troisième matrice polymérique peut comprendre un époxyde, un bismaléimide ou un polyester.The third polymer matrix can be made from a thermosetting or thermoplastic material. In particular, the third polymer matrix can include an epoxy, a bismaleimide, or a polyester.
La troisième matrice polymérique peut être chargée d’un additif phosphoré.The third polymer matrix can be loaded with a phosphorus additive.
Les première, seconde et troisième matrices polymériques peuvent avoir une base commune (qui comprend par exemple un époxyde, un bismaléimide ou un polyester) et des additifs distincts.The first, second and third polymer matrices may have a common base (which includes, for example, an epoxy, a bismaleimide or a polyester) and distinct additives.
En référence aux
La
Le procédé selon l’invention comprend les étapes suivantes :
(a) fournir un outillage 5 comportant au moins un compartiment d’injection 52 annulaire,
(b) agencer la préforme fibreuse 300 dans le compartiment d’injection 52,
(c) injecter une première résine R1dans le compartiment d’injection 52,
(d) pré-densifier la préforme fibreuse 300 par une polymérisation de la première résine R1, de façon à préformer la première matrice polymérique,
(e) injecter la seconde résine R2, et éventuellement la troisième résine R3, dans le compartiment d’injection 52 autour de la préforme fibreuse 300 pré-densifiée par la première résine R1, et
(f) polymériser simultanément et totalement des première R1et seconde R2résines, et éventuellement la troisième résine R3, de façon à former les première et seconde matrices polymériques, et éventuellement une troisième matrice polymérique du revêtement 32.The process according to the invention comprises the following steps:
(a) provide tooling 5 comprising at least one annular injection compartment 52,
(b) arrange the fibrous preform 300 in the injection compartment 52,
(c) inject a first resin R 1 into the injection compartment 52,
(d) pre-densify the fibrous preform 300 by polymerizing the first resin R 1 , so as to pre-form the first polymeric matrix,
(e) inject the second resin R 2 , and possibly the third resin R 3 , into the injection compartment 52 around the fibrous preform 300 pre-densified by the first resin R 1 , and
(f) simultaneously and completely polymerize the first R1 and second R2 resins, and possibly the third resin R3 , so as to form the first and second polymer matrices, and possibly a third polymer matrix of the coating 32.
Le procédé selon l’invention peut comprendre entre les étapes (c) et (d), une sous-étape suivante :
(c1) injecter un fluide de compaction Fc dans un compartiment de compaction 54 annulaire de l’outillage 5 qui s’étend autour du compartiment d’injection 52 et qui est séparé de ce compartiment d’injection 52 par une membrane 57 élastiquement déformable de l’outillage 5.The process according to the invention may include, between steps (c) and (d), the following substep:
(c 1 ) inject a compaction fluid Fc into an annular compaction compartment 54 of the tooling 5 which extends around the injection compartment 52 and which is separated from this injection compartment 52 by an elastically deformable membrane 57 of the tooling 5.
Le procédé selon l’invention peut comprendre entre les étapes (d) et (e), une sous-étape suivante :
(d1) vider le fluide de compaction Fc du compartiment de compaction 54.The process according to the invention may include, between steps (d) and (e), the following substep:
(d 1 ) empty the compaction fluid Fc from the compaction compartment 54.
Le procédé selon l’invention peut comprendre entre les étapes (e) et (f), une sous-étape suivante :
(e1) injecter un fluide de compaction Fc dans le compartiment de compaction 54.The process according to the invention may include, between steps (e) and (f), a following substep:
(e 1 ) inject a compaction fluid Fc into the compaction compartment 54.
Le fluide de compaction Fc injecté à la sous-étape (e1) peut être identique à celui de la sous-étape (c1).The compaction fluid Fc injected at substep (e 1 ) can be identical to that of substep (c 1 ).
Le procédé selon l’invention peut comprendre une étape finale dans laquelle le carter 3 obtenu en fin d’étape (f) est démoulé.The process according to the invention may include a final step in which the housing 3 obtained at the end of step (f) is demolded.
La
L’outillage 5 peut être annulaire et s’étendre autour d’un axe de révolution. L’outillage 5 peut avoir un profil correspondant à celui du carter 3 à réaliser.Tooling 5 can be annular and extend around an axis of revolution. Tooling 5 can have a profile corresponding to that of the housing 3 to be produced.
L’outillage 5 peut comprendre le compartiment d’injection 52 annulaire et le compartiment de compaction 54 annulaire. Le compartiment de compaction 54 s’étend autour du compartiment d’injection 52 et est séparé de ce compartiment d’injection 52 par la membrane 57 élastiquement déformable. Cette membrane 57 peut être annulaire.The tooling 5 may include the annular injection compartment 52 and the annular compaction compartment 54. The compaction compartment 54 extends around the injection compartment 52 and is separated from this injection compartment 52 by the elastically deformable membrane 57. This membrane 57 may be annular.
Sur l’exemple de la
La coque interne 56 peut comprendre un premier port 562 d’injection de résine(s) qui est relié au compartiment d’injection 52. Ce premier port 562 peut être configuré pour être relié à une ou plusieurs source(s) de résine(s) en vue de l’injection de résine(s) dans le compartiment d’injection 52.The inner shell 56 may include a first resin injection port 562 which is connected to the injection compartment 52. This first port 562 may be configured to be connected to one or more resin source(s) for the purpose of injecting resin into the injection compartment 52.
La coque interne 56 peut comprendre un second port 564 de sortie (ou dit autrement un évent) qui est relié au compartiment d’injection 52.The inner hull 56 may include a second outlet port 564 (or in other words a vent) which is connected to the injection compartment 52.
La source de résine(s) peut comprendre un ou plusieurs réservoir(s) contenant de la résine(s) et un ou plusieurs injecteur(s) pour faire le vide dans le compartiment d’injection 52 si besoin, et/ou pour l’alimentation en résine(s) de la source vers le compartiment d’injection 52, et/ou pour la vidange de résine(s) en excès du compartiment d’injection 52 vers la source de résine(s). Par exemple, la source peut comprendre des réservoirs distincts contenant, respectivement, la première résine R1et la seconde résine R2, et éventuellement une troisième résine R3.The resin source(s) may include one or more reservoirs containing resin(s) and one or more injectors for creating a vacuum in the injection compartment 52 if necessary, and/or for supplying resin(s) from the source to the injection compartment 52, and/or for draining excess resin(s) from the injection compartment 52 back to the resin source(s). For example, the source may include separate reservoirs containing, respectively, the first resin R1 and the second resin R2 , and possibly a third resin R3 .
La troisième résine R3peut identique à la seconde résine R2et peut être différente de la première résine R1. En variante, la troisième résine R3peut être identique à la première résine R1et peut être différente de la seconde résine R2.The third resin R3 may be identical to the second resin R2 and may be different from the first resin R1 . Alternatively, the third resin R3 may be identical to the first resin R1 and may be different from the second resin R2 .
Les résines R1, R2, R3peuvent avoir une base commune (qui comprend par exemple un époxyde, un bismaléimide ou un polyester) et des additifs distincts. R1 , R2 , R3 resins may have a common base (which includes, for example, an epoxy, a bismaleimide, or a polyester) and distinct additives.
Les premier 562 et second 564 ports peuvent être situés sur deux côtés opposés de la coque interne 56. Le premier port 562 peut déboucher, d’une part, dans le compartiment d’injection 52, et d’autre part, à l’extérieur de l’outillage 5 notamment à la source de résine(s). De manière similaire, le second port 564 peut déboucher, d’une part, dans le compartiment d’injection 52, et d’autre part, à l’extérieur de l’outillage 5 notamment à la source de résine(s).The first 562 and second 564 ports can be located on two opposite sides of the inner shell 56. The first port 562 can open, on the one hand, into the injection compartment 52, and on the other hand, to the outside of the tooling 5, in particular to the resin source(s). Similarly, the second port 564 can open, on the one hand, into the injection compartment 52, and on the other hand, to the outside of the tooling 5, in particular to the resin source(s).
La coque externe 58 peut comprendre un troisième port 582 d’injection de fluide compaction Fc qui est relié au compartiment de compaction 54. Ce troisième port 562 peut être configuré pour être relié à une source de fluide de compaction en vue de l’alimentation du compartiment de compaction 54 en fluide de compaction Fc.The outer shell 58 may include a third port 582 for injecting compaction fluid Fc which is connected to the compaction compartment 54. This third port 562 may be configured to be connected to a source of compaction fluid for the purpose of supplying the compaction compartment 54 with compaction fluid Fc.
La coque externe 58 peut comprendre un quatrième port 584 de sortie qui est relié au compartiment de compaction 54.The outer shell 58 may include a fourth output port 584 which is connected to the compaction compartment 54.
La source de fluide compaction Fc peut comprendre un réservoir contenant le fluide de compaction Fc et un injecteur pour faire le vide dans le compartiment de compaction 54 si besoin, et/ou pour l’alimentation en fluide de compaction Fc de la source vers le compartiment de compaction 54, et/ou pour la vidange du fluide compaction Fc en excès du compartiment de compaction 54 vers la source de fluide compaction Fc.The compaction fluid source Fc may include a reservoir containing the compaction fluid Fc and an injector to create a vacuum in the compaction compartment 54 if required, and/or for supplying compaction fluid Fc from the source to the compaction compartment 54, and/or for draining excess compaction fluid Fc from the compaction compartment 54 to the compaction fluid source Fc.
A titre d’exemple, le fluide compaction Fc peut être de l’eau ou de l’huile.As an example, the compaction fluid Fc can be water or oil.
Les troisième 582 et quatrième 584 ports peuvent être situés sur deux côtés opposés de la coque externe 58. Le troisième port 582 peut déboucher, d’une part, dans le compartiment de compaction 54, et d’autre part, à l’extérieur de l’outillage 5 notamment à la source de fluide de compaction Fc. De manière similaire, le quatrième port 584 peut déboucher, d’une part, dans le compartiment de compaction 54, et d’autre part, à l’extérieur de l’outillage 5 notamment à la source de fluide de compaction Fc.The third 582 and fourth 584 ports can be located on two opposite sides of the outer shell 58. The third port 582 can open, on the one hand, into the compaction compartment 54, and on the other hand, outside the tooling 5, in particular at the compaction fluid source Fc. Similarly, the fourth port 584 can open, on the one hand, into the compaction compartment 54, and on the other hand, outside the tooling 5, in particular at the compaction fluid source Fc.
La coque externe 58 peut comprendre plusieurs secteurs angulaires s’étendant autour de l’axe de révolution de l’outillage 5. Le nombre de secteurs angulaires peut être compris entre deux et dix.The outer shell 58 can include several angular sectors extending around the axis of revolution of the tooling 5. The number of angular sectors can be between two and ten.
Le ou les ports 562, 564, 582, 584 peuvent être formés directement dans la coque correspondante (c’est-à-dire au moins une des coques interne 56 et externe 58).The port(s) 562, 564, 582, 584 can be formed directly in the corresponding hull (i.e. at least one of the inner hull 56 and outer hull 58).
Le ou les ports 562, 564, 582, 584 peuvent former un trou de passage de résine(s) ou de fluide de compaction Fc.Port(s) 562, 564, 582, 584 can form a passage hole for resin(s) or compaction fluid Fc.
Le procédé de l’invention peut comprendre entre les étapes (a) et (b), les sous-étapes suivantes :
(i1) réaliser une texture fibreuse T300par tissage de fibres ou par drapage et superposition de plusieurs couches de fibres, et
(i2) mise en forme de la texture fibreuse T300par enroulement sur un mandrin 6, afin d’obtenir la préforme fibreuse 300 destinée à former le corps 30 du carter 3.The process of the invention may include, between steps (a) and (b), the following substeps:
(i 1 ) produce a T 300 fibrous texture by weaving fibers or by draping and layering several fibers, and
(i 2 ) shaping of the fibrous texture T 300 by winding on a mandrel 6, in order to obtain the fibrous preform 300 intended to form the body 30 of the housing 3.
A l’étape (i1), le tissage de fibres peut être réalisé en deux dimensions ou en trois dimensions, par exemple au moyen d'un métier à tisser de type Jacquard, pour former une texture fibreuse T300tissée.At step (i 1 ), the weaving of fibres can be carried out in two dimensions or in three dimensions, for example by means of a Jacquard type loom, to form a woven T 300 fibrous texture.
En variante à l’étape (i1), le drapage et superposition de plusieurs couches de fibres permet de former une texture fibreuse T300stratifiée.As an alternative to step (i 1 ), draping and layering several layers of fibers makes it possible to form a stratified T 300 fibrous texture.
La
Le mandrin 6 peut avoir un profil correspondant à celui du carter 3 à réaliser. Pour cela, le mandrin 6 peut comprendre une surface annulaire externe 60 correspondant à une surface annulaire interne du carter 3 à réaliser. Par son enroulement sur le mandrin 6, la texture fibreuse T300épouse le profil de celui-ci. Le mandrin 6 peut également comporter deux flasque 62, 64 pour former des parties de la préforme fibreuse 300 correspondant aux brides amont 34 et aval 36 du carter 3.The mandrel 6 can have a profile corresponding to that of the housing 3 to be produced. To achieve this, the mandrel 6 can include an external annular surface 60 corresponding to an internal annular surface of the housing 3 to be produced. By winding around the mandrel 6, the fibrous texture T 300 conforms to its profile. The mandrel 6 can also include two flanges 62, 64 to form portions of the fibrous preform 300 corresponding to the upstream flanges 34 and downstream flanges 36 of the housing 3.
La texture fibreuse T300, qu’elle soit tissée ou stratifiée, sous forme d’une bande peut s’enrouler sur plusieurs tours autour du mandrin 6 et former la préforme fibreuse 300.The fibrous texture T 300 , whether woven or laminated, in the form of a strip can be wound several times around the mandrel 6 and form the fibrous preform 300.
La préforme fibreuse 300 peut être sèche, c’est-à-dire qu’elle n’est pas préalablement imprégnée de résine.The 300 fibrous preform can be dry, that is to say, it is not pre-impregnated with resin.
La
Une fois la préforme fibreuse 300 (avec ou sans le mandrin 6) installée dans le compartiment d’injection 52, la membrane 57 élastiquement déformable recouvre le compartiment d’injection 52 et au moins partiellement la coque interne 56. Puis, l’ensemble est fermé de façon étanche par la coque externe 58, tel qu’illustre de façon non limitative à la
La
La quantité de première résine R1injectée peut correspondre au volume de la préforme fibreuse 300 à imprégner et aux taux TVF et TVM souhaités dans le corps 30 annulaire du carter 3 à réaliser.The quantity of first resin R 1 injected can correspond to the volume of the fibrous preform 300 to be impregnated and to the desired TVF and TVM rates in the annular body 30 of the housing 3 to be produced.
La première résine R1peut être de type thermodurcissable ou thermoplastique. Par exemple, la première résine R1peut comprendre un époxyde, un bismaléimide ou un polyester. Avantageusement, la première résine R1peut être de l’époxyde, par exemple la résine époxyde commercialisée sous le nom Cycom®PR 520 N.The first R1 resin can be thermosetting or thermoplastic. For example, the first R1 resin may comprise an epoxy, a bismaleimide, or a polyester. Advantageously, the first R1 resin may be an epoxy, for example, the epoxy resin marketed under the name Cycom® PR 520 N.
La
L’étape (c1) peut comprendre également une mise sous vide dans l’outillage 5, pour emprisonner la préforme fibreuse 300 localement entre la coque interne 56 et la membrane 57 élastiquement déformable. De cette façon, la membrane 57 peut appliquer une force de compaction sur la préforme fibreuse 300 pour la plaquer dans un fond de la cavité 50. La mise sous vide peut être réalisée en retirant l’air contenu dans le compartiment d’injection 62 par le second port 564. Cette mise sous vide peut être réalisée simultanément à l’injection du fluide de compaction Fc.Step (c 1 ) may also include vacuuming the tooling 5 to trap the fibrous preform 300 locally between the inner shell 56 and the elastically deformable membrane 57. In this way, the membrane 57 can apply a compaction force to the fibrous preform 300, pressing it against the bottom of the cavity 50. The vacuuming can be achieved by removing the air from the injection compartment 62 through the second port 564. This vacuuming can be carried out simultaneously with the injection of the compaction fluid Fc.
La quantité de fluide de compaction Fc injectée peut correspondre à un niveau de pression hydrostatique homogène souhaité. Ce niveau de pression hydrostatique permet de forcer la première résine R1à imprégner la préforme fibreuse 300 et à combler la porosité de la préforme fibreuse 300 dans tout son volume.The amount of compaction fluid Fc injected can correspond to a desired level of homogeneous hydrostatic pressure. This level of hydrostatic pressure forces the first resin R1 to impregnate the fibrous preform 300 and fill the porosity of the fibrous preform 300 throughout its entire volume.
Après la sous-étape (c1), une quantité en excès de première résine R1peut être évacuée par le quatrième port 584 de l’outillage.After substep (c 1 ), an excess quantity of first resin R 1 can be discharged through the fourth port 584 of the tooling.
Après imprégnation de la préforme fibreuse 300 par la première résine R1, l’outillage 5 peut être chauffé pour pré-densifier la préforme fibreuse 300 par polymérisation et durcissement de la première résine R1.After impregnation of the fibrous preform 300 by the first resin R 1 , the tooling 5 can be heated to pre-densify the fibrous preform 300 by polymerization and hardening of the first resin R 1 .
On entend par « pré-densifier », une densification partielle de la préforme fibreuse 300 par la première résine R1. En particulier, la première résine R1peut être partiellement polymérisée et partiellement durcie dans la préforme fibreuse 300.The term "pre-densify" refers to a partial densification of the fibrous preform 300 by the first resin R 1. In particular, the first resin R 1 can be partially polymerized and partially hardened in the fibrous preform 300.
La polymérisation de la première résine R1peut être partielle et présenter un taux de polymérisation partielle prédéterminée. Le taux de polymérisation partielle prédéterminée de la première résine R1peut être compris entre 50 et 70% à l’étape (d).The polymerization of the first resin R1 may be partial and exhibit a predetermined partial polymerization rate. The predetermined partial polymerization rate of the first resin R1 may be between 50 and 70% at step (d).
Le chauffage de l’outillage 5 peut être réalisée à une température prédéterminée comprise entre 100°C et 200°C, et une durée prédéterminée comprise entre 10h et 20h (heure).The heating of tooling 5 can be carried out at a predetermined temperature between 100°C and 200°C, and for a predetermined duration between 10h and 20h (hour).
Cette température prédéterminée et la durée prédéterminée de chauffage permettent notamment d’obtenir la polymérisation partielle de la première résine R1.This predetermined temperature and heating time allow, in particular, the partial polymerization of the first resin R 1 to be achieved.
En fin d’étape (d), la préforme fibreuse 300 peut donc être noyée dans la première résine R1qui présente une forme visqueuse et gélifiée. Cette forme particulière de la première résine R1permet de préformer la première matrice polymérique du corps 30 annulaire du carter 3 à réaliser. En particulier, le caractère visqueux de la première résine en fin d’étape (d) peut être inférieure à son caractère d’élasticité.At the end of step (d), the fibrous preform 300 can therefore be embedded in the first resin R1 , which has a viscous, gel-like consistency. This particular consistency of the first resin R1 allows for the preforming of the first polymer matrix of the annular body 30 of the housing 3 to be produced. In particular, the viscosity of the first resin at the end of step (d) may be less than its elasticity.
L’outillage 5 peut être refroidit avant de réalise la sous-étape (d1).Tooling 5 can be cooled before carrying out substep (d 1 ).
La
La
La seconde résine R2(ou la troisième résine R3) peut recouvrir au moins partiellement la préforme fibreuse 300 pré-densifiée par la première résine R1.The second resin R 2 (or the third resin R 3 ) can at least partially cover the pre-densified fibrous preform 300 by the first resin R 1 .
La quantité de seconde résine R2injectée peut correspondre à une épaisseur prédéterminée du revêtement 32 de protection thermique à former et au taux TVM souhaité dans la pièce 3 finale, par exemple lorsque le revêtement 32 comprend uniquement la première couche 32a comportant la seconde matrice polymérique.The quantity of second resin R 2 injected can correspond to a predetermined thickness of the thermal protection coating 32 to be formed and the desired TVM rate in the final part 3, for example when the coating 32 comprises only the first layer 32a containing the second polymer matrix.
La seconde résine R2peut être de type thermodurcissable ou thermoplastique. Par exemple, la seconde résine R2peut comprendre un époxyde, un bismaléimide ou un polyester.The second resin R2 can be either thermosetting or thermoplastic. For example, the second resin R2 could include an epoxy, a bismaleimide, or a polyester.
La seconde résine R2peut être différente de la première résine R1.The second resin R2 may be different from the first resin R1 .
La seconde résine R2peut être chargée d’un additif phosphoré. Avantageusement, la seconde résine R2peut être de l’époxyde, par exemple la résine époxyde commercialisée sous le nom Cycom®PR 520 N, et chargé ou non de l’additif phosphoré.The second resin R2 can be filled with a phosphorus additive. Advantageously, the second resin R2 can be an epoxy, for example the epoxy resin marketed under the name Cycom® PR 520 N, and filled or not with the phosphorus additive.
Les première R1et seconde R2résines peuvent comprendre une base commune (par exemple comportant un époxyde, un bismaléimide ou un polyester), et des additifs distincts.The first R1 and second R2 resins may include a common base (e.g., containing an epoxy, a bismaleimide, or a polyester), and distinct additives.
La troisième résine R3peut être de type thermodurcissable ou thermoplastique. Par exemple, la troisième résine R3peut comprendre un époxyde, un bismaléimide ou un polyester.The third resin R3 can be of the thermosetting or thermoplastic type. For example, the third resin R3 can include an epoxy, a bismaleimide, or a polyester.
La troisième résine R3peut être chargée d’un additif phosphoré. Avantageusement, la troisième résine R3peut être de l’époxyde, par exemple la résine époxyde commercialisée sous le nom Cycom®PR 520 N, avec ou sans additif phosphoré.The third resin R3 can be loaded with a phosphorus additive. Advantageously, the third resin R3 can be an epoxy, for example the epoxy resin marketed under the name Cycom® PR 520 N, with or without a phosphorus additive.
La
La quantité de fluide de compaction Fc injectée peut correspondre à un niveau de pression hydrostatique homogène souhaité. Ce niveau de pression hydrostatique permet d’appliquer une force de compaction sur la seconde résine R2(ou la troisième résine R3) et la préforme fibreuse 300 pré-densifiée.The amount of compaction fluid Fc injected can correspond to a desired level of homogeneous hydrostatic pressure. This level of hydrostatic pressure allows a compaction force to be applied to the second resin R2 (or the third resin R3 ) and the pre-densified 300 fibrous preform.
Après la sous-étape (e1), une quantité en excès de seconde résine R2(ou de la troisième résine R3) peut être évacuée par le second port 564 de l’outillage, par exemple par drainage.After substep (e 1 ), an excess quantity of second resin R 2 (or third resin R 3 ) can be removed through the second port 564 of the tooling, for example by drainage.
La
A l’étape (f), la polymérisation des première R1et seconde R2résines (et éventuellement de la troisième résine R3) peut être totale et complète.At step (f), the polymerization of the first R 1 and second R 2 resins (and possibly the third resin R 3 ) can be total and complete.
Le taux de polymérisation de la première résine R1(et également de la seconde résine R2et éventuellement de la troisième résine R3) peut être de 100% à la fin de l’étape (f).The polymerization rate of the first resin R 1 (and also of the second resin R 2 and possibly of the third resin R 3 ) can be 100% at the end of step (f).
Le chauffage de l’outillage 5 peut être réalisée à une température prédéterminée comprise entre 100°C et 200°C, et une durée prédéterminée comprise entre 10h et 20h (heure).The heating of tooling 5 can be carried out at a predetermined temperature between 100°C and 200°C, and for a predetermined duration between 10h and 20h (hour).
Cette température prédéterminée et durée prédéterminée de chauffage permettent notamment d’obtenir une polymérisation complète des première R1et seconde R2résines (et éventuellement de la troisième résine R3) et forme les première et seconde matrices polymériques (et éventuellement la troisième matrice polymérique) du carter 3.This predetermined temperature and predetermined heating time allows in particular to obtain a complete polymerization of the first R 1 and second R 2 resins (and possibly the third resin R 3 ) and forms the first and second polymer matrices (and possibly the third polymer matrix) of the housing 3.
Par ailleurs, durant cette étape (f), des liaisons covalentes peuvent être créées à l’interface entre les première R1et seconde R2résines (ou entre les première R1et troisième R3résines) pour former un réseau de points de réticulation homogène.Furthermore, during this step (f), covalent bonds can be created at the interface between the first R1 and second R2 resins (or between the first R1 and third R3 resins) to form a homogeneous network of crosslinking points.
L’étape (f) permet ainsi de former le carter 3 souhaité, à savoir le corps 30 annulaire et le revêtement 32 de protection thermique s’étendant autour de ce corps 30.Step (f) thus makes it possible to form the desired housing 3, namely the annular body 30 and the thermal protection coating 32 extending around this body 30.
L’étape (e) du procédé peut être répétée au moins deux fois, et entre deux étapes (e) successives, le procédé peut comprendre les sous-étapes suivantes :
l’étape (e) d’injecter la troisième résine R3dans le compartiment d’injection 52 autour de la préforme fibreuse 300 pré-densifiée par la première résine R1,
la sous-étape (e1) d’injecter le fluide de compaction Fc dans le compartiment de compaction 54,
(e2) polymériser la troisième résine R3,
(e3) vider le fluide de compaction Fc du compartiment de compaction 54,
l’étape (e) d’injecter la seconde résine R2dans le compartiment d’injection 52 autour de la troisième résine R3, et
la sous-étape (e1) d’injecter le fluide de compaction Fc dans le compartiment de compaction 54.Step (e) of the process may be repeated at least twice, and between two successive steps (e), the process may include the following substeps:
step (e) of injecting the third resin R 3 into the injection compartment 52 around the fibrous preform 300 pre-densified by the first resin R 1 ,
substep (e 1 ) of injecting the compaction fluid Fc into the compaction compartment 54,
(e 2 ) polymerize the third resin R 3 ,
(e 3 ) empty the compaction fluid Fc from the compaction compartment 54,
step (e) of injecting the second resin R 2 into the injection compartment 52 around the third resin R 3 , and
the substep (e 1 ) of injecting the compaction fluid Fc into the compaction compartment 54.
La réalisation de l’étape (e) en au moins deux fois permet de former le revêtement 32 de protection thermique avec la première couche 32a et la seconde couche 32b décrites notamment en référence à la
Lorsque l’étape (e) est réalisée au moins deux fois (notamment avec une succession d’injection de troisième résine R3puis de la seconde résine R2), les différentes résines R1, R2, R3du compartiment d’injection 52 peuvent être polymérisées simultanément et totalement à l’étape (f).When step (e) is carried out at least twice (in particular with a succession of injection of third resin R 3 then of second resin R 2 ), the different resins R 1 , R 2 , R 3 of the injection compartment 52 can be polymerized simultaneously and totally in step (f).
La polymérisation de la troisième résine R3à la sous-étape (e2) peut être partielle et présenter un taux de polymérisation partielle prédéterminée. Le taux de polymérisation partielle prédéterminée de la seconde résine R2peut être compris entre 50 et 70% à l’étape (e2).The polymerization of the third resin R3 in substep ( e2 ) may be partial and exhibit a predetermined partial polymerization rate. The predetermined partial polymerization rate of the second resin R2 may be between 50 and 70% in step ( e2 ).
La sous-étape (e2) permet de préformer la troisième matrice polymérique du revêtement 32 de protection thermique du carter 3 à réaliser.Substep (e 2 ) allows preforming the third polymer matrix of the thermal protection coating 32 of the housing 3 to be produced.
La polymérisation à la sous-étape (e2) peut être réalisée par chauffage de l’outillage 5 à une température prédéterminée comprise entre 100°C et 200°C, et une durée prédéterminée comprise entre 10h et 20h (heure).Polymerization at substep (e 2 ) can be carried out by heating tooling 5 to a predetermined temperature between 100°C and 200°C, and a predetermined duration between 10h and 20h (hour).
Cette température prédéterminée et la durée prédéterminée de chauffage permettent d’obtenir une polymérisation partielle de la troisième résine R3.This predetermined temperature and predetermined heating time allow for partial polymerization of the third resin R 3 .
La sous-étape (e3) peut être réalisée de la même manière que la sous étape (d1).Substep (e 3 ) can be carried out in the same way as substep (d 1 ).
La
(a) fournir l’outillage 5 comportant le compartiment d’injection 52 et le compartiment de compaction 54 s’étendant autour du compartiment d’injection 52 et séparé de ce compartiment d’injection 52 par la membrane 57 élastiquement déformable,
(b) agencer la préforme fibreuse 300 dans le compartiment d’injection 52,
(c) injecter la première résine R1dans le compartiment d’injection 52,
(c1) injecter le fluide de compaction Fc dans le compartiment de compaction 54,
(d) pré-densifier la préforme fibreuse 300 par une polymérisation de la première résine R1, de façon à préformer la première matrice polymérique,
(d1) vider le fluide de compaction Fc du compartiment de compaction 54,
l’étape (e) d’injecter la troisième résine R3dans le compartiment d’injection 52 autour de la préforme fibreuse 300 pré-densifiée par la première résine R1,
la sous-étape (e1) d’injecter le fluide de compaction Fc dans le compartiment de compaction 54,
(e2) polymériser la troisième résine R3,
(e3) vider le fluide de compaction Fc du compartiment de compaction 54,
l’étape (e) d’injecter la seconde résine R2dans le compartiment d’injection 52 autour de la troisième résine R3,
la sous-étape (e1) d’injecter le fluide de compaction Fc dans le compartiment de compaction 54, et
(f) polymériser simultanément et totalement les première R1, seconde R2et troisième R3résines, de façon à former, respectivement, la première, la seconde et troisième matrices polymériques.There
(a) provide the tooling 5 comprising the injection compartment 52 and the compaction compartment 54 extending around the injection compartment 52 and separated from this injection compartment 52 by the elastically deformable membrane 57,
(b) arrange the fibrous preform 300 in the injection compartment 52,
(c) inject the first resin R 1 into the injection compartment 52,
(c 1 ) inject the compaction fluid Fc into the compaction compartment 54,
(d) pre-densify the fibrous preform 300 by polymerizing the first resin R 1 , so as to pre-form the first polymeric matrix,
(d 1 ) empty the compaction fluid Fc from the compaction compartment 54,
step (e) of injecting the third resin R 3 into the injection compartment 52 around the fibrous preform 300 pre-densified by the first resin R 1 ,
substep (e 1 ) of injecting the compaction fluid Fc into the compaction compartment 54,
(e 2 ) polymerize the third resin R 3 ,
(e 3 ) empty the compaction fluid Fc from the compaction compartment 54,
step (e) of injecting the second resin R 2 into the injection compartment 52 around the third resin R 3 ,
the substep (e 1 ) of injecting the compaction fluid Fc into the compaction compartment 54, and
(f) simultaneously and completely polymerize the first R1 , second R2 and third R3 resins, so as to form, respectively, the first, second and third polymeric matrices.
Le procédé de fabrication de la
Claims (14)
- un corps annulaire (30) comprenant une préforme fibreuse noyée dans une première matrice polymérique, et
- un revêtement (32) annulaire de protection thermique s’étendant autour du corps annulaire (30) et étant solidaire du corps (30), caractérisé en ce que le revêtement (32) a une densité de fibres nulle ou inférieure à celle du corps (30) et comprend une seconde matrice polymérique différente de la première matrice polymérique. Turbomachine (10) housing (3), in particular for aircraft, comprising:
- an annular body (30) comprising a fibrous preform embedded in a first polymeric matrix, and
- an annular thermal protection coating (32) extending around the annular body (30) and being integral with the body (30), characterized in that the coating (32) has a fiber density of zero or less than that of the body (30) and comprises a second polymeric matrix different from the first polymeric matrix.
le procédé comportant les étapes suivantes :
(a) fournir un outillage (5) comportant au moins un compartiment d’injection (52) annulaire,
(b) agencer la préforme fibreuse (300) dans le compartiment d’injection (52),
(c) injecter une première résine (R1) dans le compartiment d’injection (52),
(d) pré-densifier la préforme fibreuse (300) par une polymérisation de la première résine (R1), de façon à préformer la première matrice polymérique,
(e) injecter une seconde résine (R2), et éventuellement une troisième résine (R3), dans le compartiment d’injection (52) autour de la préforme fibreuse (300) pré-densifiée par la première résine (R1), et
(f) polymériser simultanément et totalement des première (R1) et seconde (R2) résines, et éventuellement la troisième résine (R3), de façon à former les première et seconde matrices polymériques, et éventuellement une troisième matrice polymérique du revêtement (32).Method for manufacturing a turbomachine (1) housing (3), in particular for aircraft, the housing (3) comprising an annular body (30) including a fibrous preform (300) embedded in a first polymeric matrix, and an annular thermal protection coating (32) extending around the annular body (30) and being integral with the body (30), the coating (32) having a fiber density of zero or less than that of the body (30) and comprising a second polymeric matrix different from the first polymeric matrix,
The process involves the following steps:
(a) provide tooling (5) comprising at least one annular injection compartment (52),
(b) arrange the fibrous preform (300) in the injection compartment (52),
(c) inject a first resin (R 1 ) into the injection compartment (52),
(d) pre-densify the fibrous preform (300) by polymerizing the first resin (R 1 ), so as to pre-form the first polymeric matrix,
(e) inject a second resin (R 2 ), and possibly a third resin (R 3 ), into the injection compartment (52) around the fibrous preform (300) pre-densified by the first resin (R 1 ), and
(f) simultaneously and completely polymerize the first (R 1 ) and second (R 2 ) resins, and possibly the third resin (R 3 ), so as to form the first and second polymeric matrices, and possibly a third polymeric matrix of the coating (32).
(c1) injecter un fluide de compaction dans un compartiment de compaction (54) annulaire de l’outillage (5) qui s’étend autour du compartiment d’injection (52) et qui est séparé de ce compartiment d’injection (52) par une membrane déformable élastiquement de l’outillage (5).A manufacturing process according to claim 9, characterized in that it comprises, between steps (c) and (d), a following substep:
(c 1 ) inject a compaction fluid into an annular compaction compartment (54) of the tooling (5) which extends around the injection compartment (52) and which is separated from this injection compartment (52) by an elastically deformable membrane of the tooling (5).
(e1) injecter un fluide de compaction dans le compartiment de compaction (54).A manufacturing process according to claim 10, characterized in that it comprises, between steps (e) and (f), a following substep:
(e 1 ) inject a compaction fluid into the compaction compartment (54).
(d1) vider le fluide de compaction du compartiment de compaction (54).A manufacturing process according to claim 11, characterized in that it comprises, between steps (d) and (e), a following substep:
(d 1 ) empty the compaction fluid from the compaction compartment (54).
l’étape (e) d’injecter la troisième résine (R3) dans le compartiment d’injection (52) autour de la préforme fibreuse (300) pré-densifiée par la première résine (R1),
la sous-étape (e1) d’injecter le fluide de compaction (Fc) dans le compartiment de compaction (54),
(e2) polymériser la troisième résine (R3),
(e3) vider le fluide de compaction (Fc) du compartiment de compaction (54),
l’étape (e) d’injecter la seconde résine (R2) dans le compartiment d’injection (52) autour de la troisième résine (R3), et
la sous-étape (e1) d’injecter le fluide de compaction (Fc) dans le compartiment de compaction (54).A manufacturing process according to any one of claims 9 to 12, characterized in that step (e) is repeated at least twice, and between two successive steps (e), the process comprises the following substeps:
step (e) of injecting the third resin (R 3 ) into the injection compartment (52) around the fibrous preform (300) pre-densified by the first resin (R 1 ),
the substep (e 1 ) of injecting the compaction fluid (Fc) into the compaction compartment (54),
(e 2 ) polymerize the third resin (R 3 ),
(e 3 ) empty the compaction fluid (Fc) from the compaction compartment (54),
step (e) of injecting the second resin (R 2 ) into the injection compartment (52) around the third resin (R 3 ), and
the substep (e 1 ) of injecting the compaction fluid (Fc) into the compaction compartment (54).
(i1) réaliser une texture fibreuse (T300) par tissage de fibres ou par drapage et superposition de plusieurs couches de fibres, et
(i2) mise en forme de la texture fibreuse (T300) par enroulement sur un mandrin (6), afin d’obtenir la préforme fibreuse (300) destinée à former le corps (30) du carter (3).A manufacturing process according to any one of claims 9 to 13, characterized in that it comprises, between steps (a) and (b), the following substeps:
(i 1 ) produce a fibrous texture (T 300 ) by weaving fibers or by draping and layering several layers of fibers, and
(i 2 ) shaping of the fibrous texture (T 300 ) by winding on a mandrel (6), in order to obtain the fibrous preform (300) intended to form the body (30) of the housing (3).
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20251031 |