FR3072719A1 - Anneau de commande d'un etage d'aubes a calage variable pour une turbomachine - Google Patents

Abstract

Anneau (36) de commande d'un étage d'aubes à calage variable pour une turbomachine, comportant un corps annulaire présentant un axe de révolution, et des moyens configurés pour coopérer avec le carter afin de centrer et guider ledit corps, lesdits troisièmes moyens comportant au moins un patin (44) d'appui sur ledit carter, ce patin étant porté par une vis de réglage (46) qui traverse un logement (48) sensiblement radial dudit corps, caractérisé en ce que ladite vis de réglage comprend une extrémité radialement interne ayant une symétrie de révolution autour de l'axe (A) de la vis et ayant en section une forme générale en T inversé, qui est engagée dans un évidement (62) de forme complémentaire dudit patin ou d'un organe (54) de support dudit patin, par déplacement dans une direction sensiblement parallèle audit axe de révolution, ledit patin ou ledit organe comportant au moins un méplat (64) sensiblement parallèle à un plan perpendiculaire audit axe de révolution et coopérant par butée avec une paroi (66) dudit logement en vue du blocage en rotation dudit patin ou organe autour de l'axe de la vis.

Description

DOMAINE TECHNIQUE

La présente invention concerne notamment un anneau de commande d’un étage d’aubes à calage variable pour une turbomachine.

ETAT DE L’ART

Un étage de ce type comprend une rangée annulaire d’aubes de stator à calage variable (aussi appelées VSV - acronyme de Variable Stator Varies) qui sont portées par un carter annulaire externe, en général d’un compresseur de la turbomachine. Chaque aube comprend une pale qui est reliée à son extrémité radialement externe par une platine à contour sensiblement circulaire à un pivot cylindrique radial qui définit l’axe de rotation de l’aube et qui est guidé en rotation dans un orifice correspondant du carter externe. L’extrémité radialement interne de la pale de chaque aube comprend en général un second pivot cylindrique s’étendant le long de l’axe de rotation de l’aube et guidé en rotation dans un orifice d’un carter interne du compresseur.

Dans la présente demande, les termes « radial », « radialement », « axial », etc., font référence à l’axe longitudinal ou de révolution de l’anneau ou de son corps annulaire.

L’extrémité radialement externe du pivot externe de chaque aube est reliée par une biellette à un anneau de commande déplacé en rotation autour du carter externe par des moyens d’actionnement à vérin ou analogue. La rotation de l’anneau de commande est transmise par les biellettes aux pivots externes des aubes et les fait tourner autour de leurs axes.

Le calage angulaire des aubes de stator dans une turbomachine est destiné à adapter la géométrie du compresseur à son point de fonctionnement et notamment à optimiser le rendement et la marge au pompage de cette turbomachine et à réduire sa consommation de carburant dans les différentes configurations de vol.

Chacune de ces aubes est déplaçable en rotation autour de son axe entre une première position « d’ouverture >> ou « de pleine ouverture >> dans laquelle chaque aube s’étend sensiblement parallèlement à l’axe longitudinal de la turbomachine, et une seconde position « de fermeture >> ou « de quasi-fermeture >> dans laquelle les aubes sont inclinées par rapport à l’axe de la turbomachine et réduisent ainsi la section de passage de l’air à travers l’étage d’aubes.

L’anneau de commande doit être centré et guidé en rotation autour de son axe de rotation. Dans la technique actuelle, l’anneau est équipé de patins en saillie sur lesquels la périphérie externe du carter peut venir coopérer par frottement.

Il est important d’avoir des jeux radiaux à froid entre le carter et les patins de l’anneau, afin d’autoriser des dilatations thermiques de l’ensemble des pièces et permettre un bon fonctionnement de la cinématique du calage des aubes dans toutes les configurations du moteur sans blocage du système.

La présente invention propose un perfectionnement à cette technologie.

EXPOSE DE L’INVENTION

L’invention propose un anneau de commande d’un étage d’aubes à calage variable pour une turbomachine, comportant un corps annulaire, des premiers moyens configurés pour être reliés à des pivots desdites aubes, des seconds moyens configurés pour être reliés à des moyens d’actionnement en vue de la rotation dudit corps autour d’un carter la turbomachine, et des troisièmes moyens configurés pour coopérer avec le carter afin de centrer et guider ledit corps, ce patin étant porté par une vis de réglage qui traverse un logement sensiblement radial dudit corps, , caractérisé en ce que ladite vis de réglage comprend une extrémité radialement interne ayant une symétrie de révolution autour de l’axe de la vis et ayant en section une forme générale en T inversé, qui est engagée dans un évidement de forme complémentaire dudit patin ou d’un organe de support dudit patin, par déplacement dans une direction sensiblement parallèle audit axe de révolution, ledit patin ou ledit organe comportant au moins un méplat sensiblement parallèle à un plan perpendiculaire audit axe de révolution et coopérant par butée avec une paroi dudit logement en vue du blocage en rotation dudit patin ou organe autour de l’axe de la vis.

Selon l’invention, l’extrémité radialement interne de l’écrou présente une symétrie de révolution et ne limite pas la rotation de la vis dans le logement du corps. La coopération de cette extrémité avec le patin ou son organe de support permet de retenir le patin vis-à-vis de la vis, dans une direction parallèle à l’axe de la vis. Par ailleurs, le patin, directement ou par l’intermédiaire de l’organe, est empêché de tourner autour de l’axe de la vis par coopération du ou des méplats avec les parois du corps de l’anneau. Ces méplats sont orientés de telle façon à limiter l’encombrement du patin ou de son organe de support, ainsi que celui du corps dont des parois sont destinés à coopérer avec ce ou ces méplats. Plus ces parois du corps sont rapprochées l’une de l’autre, et plus la largeur ou dimension axiale du corps peut être diminuée.

L’anneau selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en comparaison les unes avec les autres :

- ledit patin ou ledit organe comporte deux méplats parallèles à un plan perpendiculaire audit axe de révolution et coopérant par butée avec des parois latérales dudit logement ;

- lesdits méplats sont situés à une distance sensiblement égale au diamètre externe de la vis ;

- ladite vis comprend une extrémité radialement externe de vissage d’un écrou destiné à prendre appui sur ledit corps ;

- ledit patin ou ledit organe comprend deux crochets sensiblement en L inversé définissant entre eux ledit évidement

- les parois latérales du logement sont définies, à une partie radialement interne de ce dernier, par un canal annulaire aménagé dans le corps de l’anneau, le logement comprenant en outre une partie radialement externe sensiblement cylindrique traversée par la vis de réglage et débouchant dans ledit canal.

La présente invention concerne également un étage d’aubes à calage variable pour une turbomachine, comportant une rangée annulaire d’aubes à calage variable comportant chacune une pale et un pivot cylindrique à son extrémité radialement externe, l’étage comportant en outre un carter annulaire comportant des orifices de montage des pivots des aubes, caractérisé en ce que lesdits pivots sont reliés à un anneau tel que décrit ci-dessus.

La présente invention concerne encore une turbomachine, caractérisée en ce qu’elle comprend au moins un anneau ou au moins un étage tel que décrit ci-dessus.

DESCRIPTION DES FIGURES

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 :

- la figure 1 est une demi-vue schématique partielle en coupe axiale d’étages d’aubes à calage variable de turbomachine, selon la technique antérieure ;

- la figure 2 est une vue schématique en perspective d’une vis de réglage et d’un organe de support d’un patin pour un anneau de commande selon l’invention ;

- la figure 3 est une vue schématique de l’anneau selon l’invention, partiellement représenté et équipé de l’organe de la figure 2 ; et

- la figure 4 est une vue schématique de l’anneau selon l’invention, partiellement représenté et équipe de l’organe et de la vis de réglage de la figure 2.

DESCRIPTION DETAILLEE

En figure 1, on a représenté schématiquement, en coupe axiale, une partie d’un compresseur haute-pression 10 d’une turbomachine, en particulier d’un turboréacteur d’avion, à plusieurs étages, chaque étage comprenant une rangée annulaire d’aubes mobiles 12 portées par le rotor (non représenté) de la turbomachine et une rangée annulaire d’aubes fixes 14 formant redresseurs portées par un carter 16 du stator de la turbomachine, l’orientation angulaire des aubes 14 étant réglable pour optimiser l’écoulement gazeux dans le compresseur 10.

Chaque aube 14 comprend une pale 18 et un pivot cylindrique 20 radialement externe, relié par une « platine >> annulaire 22 s’étendant perpendiculairement à l’axe 24 de l’aube dans un logement 26 correspondant du carter 16. La surface radialement interne 28 de la platine est alignée avec la paroi interne 30 du carter pour ne pas s’opposer à l’écoulement gazeux.

Le pivot cylindrique 20 de chaque aube 14 s’étend à l’intérieur d’une cheminée cylindrique radiale 32 du carter 16 et son extrémité radialement externe est reliée par une biellette 34 à un anneau de commande 36 qui entoure le carter 16 et qui est associé à des moyens d’actionnement (non représentés) permettant de le faire tourner dans un sens ou dans l’autre autour de l’axe longitudinal du carter 16 pour entraîner les aubes 14 d’une rangée annulaire en rotation autour de leurs axes 24.

Chaque anneau 36 comprend des orifices radiaux 40 dans lesquels sont logés des pions cylindriques 42 portés par les biellettes 34. Chaque pion 42 est en général centré et guidé en rotation dans un orifice 40 par au moins un palier à douille monté dans l’orifice 40.

Le corps de l’anneau 36 comprend en outre des moyens de liaison à un actionneur, qui peuvent comprendre par exemple une chape portant un axe sur lequel est articulée une extrémité d’une tige de piston d’un actionneur, lorsque ce dernier est un vérin par exemple.

Les aubes 14 sont déplaçables en rotation autour de leurs axes 24 entre une position de fermeture ou de quasi-fermeture et une position d’ouverture ou de pleine ouverture.

Dans la position de fermeture, les pales 18 des aubes sont inclinées par rapport à l’axe longitudinal de la turbomachine et définissent entre elles une section minimale de passage d’air dans la veine. Les aubes 14 sont amenées dans cette position lorsque la turbomachine est à bas régime ou au ralenti, le débit d’air s’écoulant dans le compresseur ayant alors une valeur minimale.

Dans la position d’ouverture, les pales 18 des aubes s’étendent sensiblement parallèlement à l’axe de la turbomachine de façon à ce que la section de passage d’air entre les pales soit maximale. Les aubes 14 sont amenées dans cette position lorsque la turbomachine est au régime plein gaz, le débit d’air s’écoulant dans le compresseur ayant alors une valeur maximale.

Dans la technique antérieure, le carter 16 comprend à sa périphérie externe des pistes 38 en saillie de centrage et de guidage des anneaux 36, qui sont ici schématiquement représentées par des traits pointillés. Chaque anneau 36 entoure sa ou ses pistes de guidage 38. La référence J désigne les jeux radiaux qui sont prévus à froid entre un anneau 36 et sa ou ses pistes 38. Ces jeux J doivent être suffisamment importants pour permettre des dilatations thermiques du carter 16 mais ne permettent pas de régler avec précision les positions angulaires des aubes 14.

L’invention apporte un perfectionnement à cette technologie qui permet notamment d’ajuster avec précision les jeux radiaux entre l’anneau 36 et le carter 16 au moyen d’un anneau plus compact que ceux de la technique antérieure.

Les figures 2 à 4 représentent un mode de réalisation de l’invention dans lequel les éléments déjà décrits dans ce qui précède sont référencés par les mêmes chiffres.

L’anneau de commande 36 comprend ici un corps annulaire, qui peut être sectorisé et formé d’au moins deux secteurs disposés circonférentiellement bout à bout et liés l’un à l’autre.

Comme décrit dans ce qui précède, le corps de l’anneau 36 peut comprendre des orifices radiaux dans lesquels sont logés des pions cylindriques portés par les biellettes. Le corps de l’anneau 36 comprend en outre des moyens de liaison à un actionneur, qui peuvent comprendre par exemple une chape portant un axe sur lequel est articulée une extrémité d’une tige de piston d’un actionneur, lorsque ce dernier est un vérin par exemple.

L’anneau 36 comporte au moins un patin 44 d’appui sur le carter 16, qui est fixé à une extrémité radialement interne d’une vis de réglage 46, directement ou par l’intermédiaire d’un organe de support 54 comme dans l’exemple représenté.

La vis de réglage 46 comprend un filetage externe et est vissée dans un logement 48 sensiblement radial du corps de l’anneau 36. En position de montage représentée en figure 4, l’extrémité radialement externe de la vis 46 est en saillie sur le corps de l’anneau 36 et reçoit un écrou d’immobilisation radiale de la vis 46. Cet écrou est vissé depuis l’extérieur sur la vis 46 et prend appui radialement sur le corps de l’anneau 36 pour immobiliser radialement la vis 46 vis-à-vis de ce corps.

L’extrémité radialement interne de la vis 46 comprend une gorge annulaire externe 52 et a en section transversale une forme générale en T inversé.

Le logement 48 du corps de l’anneau 36 comprend une partie radialement externe 48a sensiblement cylindrique et une partie radialement interne 48b de forme générale délimitant au moins un espace parallélépipédique. La partie radialement externe 48a comprend un filetage interne de vissage de la vis 46 et la partie radialement interne reçoit l’organe 54 de support du patin 44.

Le patin 44 a ici une forme générale sensiblement cylindrique dont l’axe de révolution est orientée sensiblement radialement et aligné sur l’axe de la vis 46.

L’organe 54 peut être serti sur le patin 44. Il comprend un évidement de forme complémentaire à l’extrémité radialement interne de la vis 46 et destinée à recevoir cette vis, par déplacement de la vis dans une direction sensiblement perpendiculaire à son axe A et parallèlement à l’axe de révolution de l’anneau (cf. flèche F).

L’organe 54 comprend une base circulaire 56 qui est reliée à deux crochets latéraux 58, 60 définissant entre eux un évidement 62 de réception de l’extrémité en T de la vis 46. Les crochets 58, 60 ont chacun une forme générale en L inversé, et comprennent deux branches 58a, 60a parallèles entre elles de liaison à la base 56, et deux branches 58b, 60b orientées l’une vers l’autre et donc les extrémités libres sont destinées à être engagées dans la gorge 52 de l’extrémité en T de la vis.

L’organe 54 comprend entre deux méplats 64 parallèles à un plan perpendiculaire à l’axe de révolution de l’anneau. Ces méplats 64 s’étendent au moins en partie sur les côtés des rebords 58, 60. Ils sont situés à une distance D1 l’un de l’autre, qui est sensiblement égale au diamètre externe D2 de la vis.

La partie radialement interne du logement 48 de l’anneau de commande 36, dans laquelle est reçu l’organe 54, comprend ici deux parois latérales 66 parallèles, qui s’étendent dans des plans perpendiculaires à l’axe de révolution dudit anneau, et qui sont destinées à coopérer par butée avec les méplats 64 en regard de l’organe 54. Cette coopération permet d’immobiliser en rotation l’organe 54 autour de l’axe A de la vis 46. Ainsi, le vissage de la vis 46 dans le logement 48 entraîne un déplacement radial de l’organe 54 et du patin 44 sans entraîner de rotation de ces pièces. Les parois 66 du logement sont situées à une distance E1 sensiblement égale au diamètre E2 de la partie radialement externe du logement 48. Avantageusement, pour faciliter l’usinage permettant de déterminer l’espace parallélépipédique, les parois 66 du logement, à sa partie radialement interne, sont par exemple définies par un canal annulaire aménagé dans le corps de l’anneau. Dans ce canal débouche la partie radialement externe 48a sensiblement cylindrique de chaque logement.

Au repos de la turbomachine et à froid, les positions radiales des patins 44 peuvent être ajustées radialement pour prévoir des jeux radiaux J entre ces patins et le carter 16. En fonctionnement, le carter 16 peut se dilater et ces jeux J peuvent s’annuler. En fonction du calage angulaire des aubes 14, l’anneau de commande 36 a un mouvement de rotation et de 10 translation autour du carter 16. Ce mouvement n’est pas remis en cause grâce à l’appui et au glissement du ou des patins sur la surface externe du carter 16.

Claims (8)

1. Anneau (36) de commande d’un étage d’aubes (14) à calage variable pour une turbomachine, comportant un corps annulaire présentant un axe de révolution, des premiers moyens (40) configurés pour être reliés à des pivots (20) desdites aubes, des seconds moyens configurés pour être reliés à des moyens d’actionnement en vue de la rotation dudit corps autour d’un carter (16) de la turbomachine, et des troisièmes moyens configurés pour coopérer avec le carter afin de centrer et guider ledit corps, lesdits troisièmes moyens comportant au moins un patin (44) d’appui sur ledit carter, ce patin étant porté par une vis de réglage (46) qui traverse un logement (48) sensiblement radial dudit corps, caractérisé en ce que ladite vis de réglage comprend une extrémité radialement interne ayant une symétrie de révolution autour de l’axe (A) de la vis et ayant en section une forme générale en T inversé, qui est engagée dans un évidement (62) de forme complémentaire dudit patin ou d’un organe (54) de support dudit patin, par déplacement dans une direction sensiblement parallèle audit axe de révolution, ledit patin ou ledit organe comportant au moins un méplat (64) sensiblement parallèle à un plan perpendiculaire audit axe de révolution et coopérant par butée avec une paroi (66) dudit logement en vue du blocage en rotation dudit patin ou organe autour de l’axe de la vis.

2. Anneau de commande (36) selon la revendication 1, dans lequel ledit patin (44) ou ledit organe (54) comporte deux méplats (64) parallèles à un plan perpendiculaire audit axe de révolution et coopérant par butée avec des parois latérales (66) dudit logement.

3. Anneau de commande (36) selon la revendication précédente, dans lequel lesdits méplats (64) sont situés à une distance (D1) sensiblement égale au diamètre externe (D2) de la vis (46).

4. Anneau de commande (36) selon la revendication 2 ou 3, dans lequel les parois latérales (66) du logement sont définies, à une partie radialement interne de ce dernier, par un canal annulaire aménagé dans le corps de l’anneau, le logement comprenant en outre une partie radialement externe (48a) sensiblement cylindrique traversée par la vis de réglage (46) et débouchant dans ledit canal.

5. Anneau de commande (36) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ladite vis (46) comprend une extrémité radialement externe de vissage d’un écrou destiné à prendre appui sur ledit corps.

6. Anneau de commande (36) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ledit patin (44) ou ledit organe (54) comprend deux crochets (58, 60) sensiblement en L inversé définissant entre eux ledit évidement (62).

7. Etage d’aubes à calage variable pour une turbomachine, comportant une rangée annulaire d’aubes (14) à calage variable comportant chacune une pale (18) et un pivot cylindrique (20) à son extrémité radialement externe, l’étage comportant en outre un carter annulaire (16) comportant des orifices de montage des pivots des aubes, caractérisé en ce que lesdits pivots sont reliés à un anneau de commande (36) selon l’une des revendications précédentes.

8. Turbomachine, en particulier d’aéronef, caractérisée en ce qu’elle comprend au moins un anneau de commande (36) selon l’une des revendications 1 à 6 ou au moins un étage d’aubes à calage variable selon la revendication 7.