BR112016012133B1

BR112016012133B1 - Dispositivo para guiar paletas de estator de passo variável de turbomáquina, compressor de turbomáquina, turbomáquina e método de montar tal dispositivo

Info

Publication number: BR112016012133B1
Application number: BR112016012133-3A
Authority: BR
Inventors: Clémentine Charlotte Marie Mouton; Olivier BELMONTE
Original assignee: Snecma
Priority date: 2013-11-29
Filing date: 2014-11-19
Publication date: 2022-01-25
Also published as: EP3074609A1; FR3014152A1; WO2015079144A1; CA2931374C; RU2673361C1; US20170261003A1; FR3014152B1; BR112016012133A2; JP6523284B2; US10280941B2; JP2016538471A; EP3074609B1; CA2931374A1; CN105960510A; CN105960510B

Abstract

dispositivo de guia para paletas de estator de passo variável de turbomáquina, e um método de montar tal dispositivo. a invenção diz respeito a um dispositivo para guiar paletas do estator de passo variável de uma turbomáquina, o dispositivo compreendendo uma pluralidade de setores angulares dos anéis internos arranjada extremidade a extremidade a fim de formar um anel interno (26), cada setor de anel interno tendo aberturas (24) que passam radialmente através do setor de anel interno, uma pluralidade de embuchamentos cilíndricos (22), cada qual sendo posto no lugar em uma abertura do anel interno pelo lado de dentro e cada qual servindo para receber um pivô de guia (12) de uma paleta do estator (4), uma pluralidade de setores angulares de anel de reconstituição arranjada extremidade a extremidade a fim de formar um anel de reconstituição (36) e postos no lugar radialmente pelo lado de dentro contra o anel interno, e uma pluralidade de elementos de bloqueio que passa axialmente através dos anéis internos e de reconstituição a fim de montar os ditos anéis uns nos outros. a invenção também diz respeito a um método de montagem de um dispositivo como este.

Description

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção diz respeito ao campo geral de compressores de turbomáquina e, em particular, para um turbojato ou turbopropulsor de avião. A invenção diz respeito, mais particularmente, a um dispositivo que permite que as paletas de estator de passo variável de um estágio do compressor sejam guiadas.

[0002] O compressor de alta pressão de uma turbomáquina de aviação compreende uma pluralidade de estágios de paleta de estator de passo variável que alternam com estágios de pás do rotor. As paletas de estator servem para modificar as características de fluxo de gás dependendo das velocidades operacionais da turbomáquina.

[0003] Cada paleta de estator de passo variável tem um pivô de controle em sua ponta e um pivô de guia na sua raiz, o pivô de controle passando através de um invólucro de estator (referida como um cárter) da turbomáquina e cooperando com um elemento para controlar o ângulo de passo das paletas, com o pivô de guia sendo móvel a pivô em um engaxetamento alojado em um recesso em um anel interno da turbomáquina. Agindo no elemento de controle, é assim possível modificar o ângulo de passo das pás no estágio em questão. Referência pode ser feita aos Documentos FR 2 556 410 e FR 2 723 614, que descrevem várias configurações para guiar tais paletas de estator de passo variável.

[0004] O cárter do compressor é geralmente feito como duas meias carcaças a fim de facilitar a colocação no lugar. A fim de reduzir o peso e aumentar o desempenho do conjunto como um todo, têm sido feitas propostas para produzir o cárter tipo monobloco (360°). Infelizmente, quando o cárter do compressor é um monobloco na direção tangencial, fica consideravelmente mais complicado colocar as várias porções do compressor no lugar. Em particular, dispor de recurso para um cárter feito de duas meias carcaças permite que os elementos do estator do compressor sejam postos no lugar individualmente, cujos elementos do estator podem então envolver os elementos do rotor.

[0005] Com um cárter monobloco, é necessário montar em alternância um estágio do rotor e então um estágio do estator. Infelizmente, em certas configurações de compressor, o estágio do rotor situado à jusante do estágio do estator que deve ser posto no lugar não pode ser movimentado à jusante em virtude da inclinação do cárter. Assim, em tais circunstâncias, a única maneira que as paletas de estator podem ser inseridas em seus alojamentos é movendo o anel interno ao máximo possível em direção ao disco do rotor situado à jusante. Infelizmente, esta manipulação nem sempre torna possível inserir as paletas de estator sem danificá-las.

[0006] Além disso, a fim de dimensionar a linha do rotor do compressor, a linha de proteção do compressor precisa ser o mais próximo possível da passagem de fluxo para a corrente de gás que passa através dela. Isto tem a consequência de reduzir o espaço por baixo da passagem, que torna necessário reduzir o tamanho radial do dispositivo de guia para as paletas de estator.

OBJETIVO E SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0007] Um objetivo principal da presente invenção é assim propor um dispositivo de guia de paleta de estator de passo variável que não apresenta tais inconvenientes.

[0008] De acordo com a invenção, este objetivo é alcançado por um dispositivo para guiar paletas de estator de passo variável de uma turbomáquina, o dispositivo compreendendo uma pluralidade de setores angulares do anéis internos arranjada extremidade a extremidade em uma direção circunferencial a fim de formar um anel interno, cada setor de anel interno tendo aberturas que passam radialmente através do setor de anel interno, uma pluralidade de buchas cilíndricas, cada qual sendo posta no lugar em uma abertura do anel interno pelo lado de dentro e cada qual servindo para receber um pivô de guia de uma paleta de estator, uma pluralidade de setores angulares de anel de reconstituição arranjada extremidade a extremidade em uma direção circunferencial a fim de formar um anel de reconstituição e posta no lugar radialmente pelo lado de dentro contra o anel interno, e uma pluralidade de elementos de bloqueio que passa axialmente através dos anéis internos e de reconstituição a fim de montar os ditos anéis juntos.

[0009] O dispositivo da invenção é notável em que os vários elementos que o constituem (setores de anel interno, setores de anel de reconstituição, e buchas) e as paletas de estator podem ser postos no lugar por operações que ocorrem completamente em direções radiais (do lado de dentro para o lado de fora). Em decorrência disto, é possível evitar qualquer interação do rotor e do estator, enquanto se coloca um estágio do estator no lugar depois que um estágio do rotor tiver sido montado. Este dispositivo é assim bem adaptado para carters de compressor que são na forma de um monobloco (na direção tangencial). Além do mais, o tamanho radial de um dispositivo como este é limitado.

[0010] Preferivelmente, cada setor de anel de reconstituição apresenta uma seção de canal com uma porção interna formando uma alma e duas bordas laterais que se estendem radialmente para fora. Em tais circunstâncias, cada borda lateral de cada setor de anel de reconstituição pode apresentar orifícios para passagem de um elemento de bloqueio.

[0011] Também, preferivelmente, os setores de anel de reconstituição são postos no lugar contra o anel interno de uma maneira tal a cobrir as zonas intersetores do anel interno. Tal sobreposição de setor de anéis serve para melhorar a vedação e rigidez geral.

[0012] Também, preferivelmente, cada setor de anel de reconstituição apresenta recortes em suas extremidades tangenciais para melhorar a vedação geral. Similarmente, ainda com o propósito de melhorar a vedação, o dispositivo pode também ter chapas de vedação posicionadas entre dois setores de anel interno adjacentes.

[0013] Cada setor de anel interno pode apresentar um furo que é angularmente posicionado entre duas aberturas adjacentes e que passa axialmente bem no setor de anel interno a fim de passar um elemento de bloqueio. Cada qual desses elementos de bloqueio pode compreender um parafuso que é apertado em uma porca agrafada.

[0014] Vantajosamente, cada setor de anel de reconstituição carrega em uma face interna um suporte para revestimento abrasível para cooperar com limpadores carregados por um rotor.

[0015] A invenção também fornece um compressor de turbomáquina incluindo pelo menos um dispositivo como anteriormente definido e uma turbomáquina incluindo um compressor como este.

[0016] A invenção também fornece um método de montar um dispositivo de guia para paletas de estator de passo variável em uma turbomáquina como anteriormente definido, o método compreendendo em sucessão inserir pivôs de controle para paletas de estator em um invólucro monobloco de cárter, colocar o conjunto de setores de anel interno no lugar radialmente ao mesmo tempo inserindo os pivôs de guia das paletas de estator nas aberturas dos ditos setores de anel interno, inserir buchas pelo lado de dentro nas aberturas de setor de anel interno a fim de ocupar a folga que existe entre as aberturas e os pivôs de guia da paleta de maneira a permitir que os setores de anel interno sejam postos no lugar, montar os setores de anel de reconstituição radialmente pelo lado de dentro contra os setores de anel interno, e inserir elementos de bloqueio nos setores de anel interno e nos setores de anel de reconstituição a fim de montar os anéis juntos.

[0017] O método pode também incluir posicionar chapas de vedação entre dois setores de anel interno adjacentes.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0018] Outras características e vantagens da presente invenção surgirão a partir da descrição seguinte feita com referência aos desenhos anexos, que mostram uma modalidade sem caráter limitante. Nas figuras: - Figura 1 é uma vista diagramática de um estágio do estator do compressor com um dispositivo de guia de paleta da invenção; - Figura 2 é uma vista em perspectiva de um setor de anel interno do dispositivo de guia da figura 1; - Figura 3 é uma vista em perspectiva de um setor de anel de reconstituição do dispositivo de guia da figura 1; - Figura 4 é uma vista em perspectiva mostrando uma pluralidade de setores de anel interno associados uns com os outros e com os setores de anel de reconstituição do dispositivo de guia da figura 1; e - Figura 5 é uma vista seccional em V-V da figura 4.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0019] Figura 1 é um diagrama de um estágio do estator 2 de um compressor de turbomáquina de aviação, por exemplo, um compressor de alta pressão de um turbojato ou de um turbopropulsor para um aeroplano. Um estágio do estator como este é arranjado à montante de um estágio do rotor (não mostrado) do compressor.

[0020] O estágio do estator 2 compreende uma pluralidade de paletas de estator 4 de passo variável que é arranjada na passagem 6 para passagem do fluxo de gás que passa pelo compressor.

[0021] Cada paleta de passo variável 4 é na forma de um aerofólio 8 terminando em uma extremidade radialmente externa (ou ponta da paleta) em um pivô de controle 10 (ou pivô superior), e em uma extremidade radialmente interna (ou raiz da paleta) em um pivô de guia 12 (ou pivô inferior).

[0022] O pivô de controle 10 da paleta 4 passa através de um invólucro 14 de cárter monobloco (na direção tangencial) da turbomáquina que é em monobloco e coopera com um elemento para controlar o ângulo de passo das paletas. Com este propósito, o pivô de controle é tipicamente terminado por uma cabeça 16 tendo encaixado nela uma extremidade de uma haste de controle 18 cuja outra extremidade coopera com um anel de controle 20.

[0023] As hastes de controle 18 e o anel de controle 20 formam o elemento de controle do passo para as paletas 4. O giro do anel de controle em torno do eixo longitudinal da turbomáquina serve para girar as hastes de controle, e assim modificar simultaneamente o ângulo de passo de todas as paletas de passo variável do estágio do compressor.

[0024] Cada pivô de guia 12 é projetado para girar em uma bucha cilíndrica oca 22 formando um suporte pivô. Essas buchas 22 são alojadas em aberturas 24 formadas em um anel interno 26 da turbomáquina, a bucha e a abertura correspondente sendo substancialmente complementares na forma.

[0025] Mais precisamente, de acordo com a invenção, o anel interno no qual as aberturas 24 são formadas é setorizado, ou seja, é na forma de uma pluralidade de setores angulares dos anéis internos 26a (por exemplo, mais que oito setores, e preferivelmente mais que 12), cujos setores são arranjados extremidade a extremidade na direção tangencial para formar um anel 360°.

[0026] Figura 2 é uma vista em perspectiva mostrando um setor de anel interno 26a. Ele compreende uma face externa 28 para definir o interior da passagem de fluxo da corrente de gás que passa pelo compressor, e uma face interna 30 que é radialmente oposta à face externa. As aberturas 24 (havendo quatro delas para um único setor de anel interno) passam radialmente bem através do setor de anel interno entre suas faces externa e interna.

[0027] Cada setor de anel interno 26a também tem um furo 31 que é angularmente posicionado entre duas aberturas adjacentes e que passa axialmente bem através do setor de anel interno entre uma face lateral à montante 32 e uma face lateral à jusante 34 do setor de anel interno. O furo 31 é para passagem de um elemento de bloqueio como descrito a seguir.

[0028] Além disso, o dispositivo de guia da invenção tem um anel de reconstituição 36 para montagem radialmente contra o anel interno 26 pelo lado de dentro.

[0029] Com esta finalidade, o anel de reconstituição é setorizado, ou seja, provavelmente ele é na forma de uma pluralidade de setores de anel de reconstituição angulares 36a (por exemplo, mais que oito, e preferivelmente mais que 12) que são colocados extremidade a extremidade na direção tangencial para formar um anel 360°. O número de setores de anel de reconstituição é selecionado de uma maneira tal que um setor de anel de reconstituição sobreponha pelo menos dois setores de anel interno adjacentes 26a (como mostrado na figura 4).

[0030] Figura 3 é uma vista em perspectiva de um setor de anel de reconstituição 36a. Ela apresenta a seção de canal, tendo uma porção interna 38 formando uma alma e duas bordas laterais, a saber, uma borda lateral à montante 40 e uma borda lateral à jusante 42, que se estendem radialmente para fora. Esta seção de canal permite que as faces laterais 32 e 34 e a face interna 30 de um setor de anel interno 26a sejam recebidas radialmente. Nesta face interna, a alma 38 leva um suporte para um revestimento abrasível 43 que é para cooperar com limpadores suportados por um rotor (não mostrados nas figuras).

[0031] Cada qual das bordas laterais 40 e 42 de cada setor de anel de reconstituição 36a apresenta orifícios para passagem de um elemento de bloqueio. Mais precisamente, no exemplo mostrado na figura 3, a borda lateral à montante 40 de cada setor de anel de reconstituição tem dois entalhes 44, e a borda lateral à jusante 42 tem dois furos 46 para passagem dos elementos de bloqueio.

[0032] Como mostrado nas figuras 3 a 5, cada qual dos elementos de bloqueio neste exemplo compreende um parafuso 48 que é apertado em uma porca agrafada 50, o parafuso sendo montado de à montante para à jusante e a porca sendo agrafada em um setor de anel de reconstituição 36a.

[0033] A maneira que o dispositivo de guia da invenção é posto no lugar se origina de maneira óbvia por cima. Uma vez que as pás do estágio do rotor situado imediatamente à jusante do estágio do estator 2 foram postas no lugar, os pivôs de controle 10 das paletas 4 são postos no lugar radialmente pelo lado de dentro em seus alojamentos no invólucro de cárter 14. Os setores de anel interno 26a são então postos no lugar radialmente pelo lado de dentro posicionando os pivôs de guia 12 para as paletas nas aberturas 24 de maneira a formar o anel interno 26.

[0034] As buchas 22 são então inseridas radialmente pelo lado de dentro nas aberturas 24 em torno dos pivôs de guia 12 das paletas a fim de ocupar as folgas de montagem que existem entre as aberturas e os pivôs de guia das paletas de maneira a permitir que os setores de anel interno sejam postos no lugar.

[0035] Os setores de anel de reconstituição 36a são então montados contra os setores de anel interno 26a, posicionando-os radialmente pelo lado de dentro contra os setores de anel interno. Mais precisamente, os setores de anel de reconstituição são postos no lugar de uma maneira tal a fazer com que os furos 31 formados nos setores de anel interno coincidam angularmente com os entalhes 44 e os furos 46 formados nos setores de anel de reconstituição.

[0036] Além disso, e preferivelmente, como mostrado na figura 4, os setores de anel de reconstituição 36a são postos no lugar contra o anel interno de uma maneira tal a cobrir as zonas intersetores do anel interno de maneira a melhorar a vedação do conjunto.

[0037] Uma vez que os setores de anel de reconstituição tenham sido postos no lugar, os parafusos 48 são inseridos nos furos 31 formados nos setores de anel interno e eles são apertados nas porcas 50 que foram previamente agrafadas contra a borda lateral à jusante 42 dos setores de anel de reconstituição. Os parafusos assim servem para impedir que o anel de reconstituição mova tangencialmente.

[0038] O dispositivo de guia da invenção é assim posto no lugar por operações que ocorrem somente em direções radiais do lado de dentro para o lado de fora.

[0039] Em um arranjo vantajoso mostrado na figura 3, cada setor de anel de reconstituição 36a apresenta recortes 52 em suas extremidades tangenciais para melhorar a vedação do conjunto.

[0040] Em um outro arranjo vantajoso que não está mostrado nas figuras, é feita provisão para posicionar chapas de vedação entre dois setores de anel interno adjacentes de maneira a melhorar a vedação do conjunto.

Claims

1. Dispositivo para guiar paletas de estator de passo variável de turbomáquina, caracterizado pelo fato de que compreende: uma pluralidade de setores angulares de anel interno (26a) dispostos extremidade a extremidade em uma direção circunferencial a fim de formar um anel interno (26), cada setor angular de anel interno tendo aberturas (24) que passam radialmente através do setor angular de anel interno; uma pluralidade de buchas cilíndricas (22), cada qual sendo posta no lugar em uma abertura do anel interno pelo lado de dentro e cada qual servindo para receber um pivô de guia (12) de uma paleta de estator (4); uma pluralidade de setores angulares de anel de reconstituição (36a) dispostos extremidade a extremidade em uma direção circunferencial a fim de formar um anel de reconstituição (36) e postos no lugar radialmente pelo lado de dentro contra o anel interno; e uma pluralidade de elementos de bloqueio (48, 50) que passam axialmente através dos anéis interno e de reconstituição a fim de montar os ditos anéis juntos, cada setor angular de anel de reconstituição (36a) apresentando uma seção de canal com uma porção interna (38) formando uma alma e duas bordas laterais (40, 42) se estendendo radialmente para fora, e cada setor angular de anel interno (26a) compreendendo uma face interna (30) que é radialmente oposta a uma face externa (28) e duas faces laterais (32, 34), a seção de canal de cada setor angular de anel de reconstituição (36a) radialmente recebendo as faces laterais (32, 34) e a face interna (30) de um setor angular de anel interno (26a).

2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada borda lateral (40, 42) de cada setor angular de anel de reconstituição (36a) apresenta orifícios (44, 46) para passagem de um elemento de bloqueio.

3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os setores angulares de anel de reconstituição (36a) são postos no lugar contra o anel interno (26) de uma maneira tal a cobrir as zonas intersetores do anel interno.

4. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada setor angular de anel interno (36a) apresenta um furo (31) que é angularmente posicionado entre duas aberturas adjacentes (24) e que passa axialmente bem através do setor angular de anel interno a fim de passar um elemento de bloqueio.

5. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada elemento de bloqueio compreende um parafuso (48) que é apertado em uma porca agrafada (50).

6. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada setor angular de anel de reconstituição (36a) carrega em uma face interna um suporte para um revestimento abrasível (43) para cooperar com limpadores carregados por um rotor.

7. Compressor de turbomáquina, caracterizado pelo fato de que inclui pelo menos um dispositivo como definido na reivindicação 1.

8. Turbomáquina, caracterizada pelo fato de que inclui um compressor como definido na reivindicação 7.

9. Método de montar um dispositivo de guia para paletas de estator de passo variável de turbomáquina como definido na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende em sucessão: inserir pivôs de guia (12) para paletas de estator (4) em um invólucro monobloco de cárter (14); colocar o conjunto de setores angulares (26a) no lugar radialmente ao mesmo tempo inserindo os pivôs de guia das paletas de estator nas aberturas (24) de ditos setores angulares de anel interno; inserir buchas (22) pelo lado de dentro nas aberturas do setor angular a fim de ocupar a folga que existe entre as aberturas e os pivôs de guia de paleta de maneira a permitir que os setores angulares de anel interno sejam postos no lugar; montar os setores angulares de anel de reconstituição (36a) radialmente pelo lado de dentro contra os setores de anel interno; e inserir elementos de bloqueio (48, 50) nos setores angulares de anel interno e nos setores angulares de anel de reconstituição a fim de montar os anéis juntos; cada setor angular de anel interno (26a) compreendendo uma face interna (30) que é radialmente oposta a uma face externa (28) e duas faces laterais (32, 34), a seção de canal de cada setor angular de anel de reconstituição (36a) radialmente recebendo as faces laterais (32, 34) e a face interna (30) de um setor angular de anel interno (26a).