EP1335112A1 - Agencement de pivotement d'aube de stator dans une turbomachine - Google Patents

Agencement de pivotement d'aube de stator dans une turbomachine Download PDF

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EP1335112A1
EP1335112A1 EP03290287A EP03290287A EP1335112A1 EP 1335112 A1 EP1335112 A1 EP 1335112A1 EP 03290287 A EP03290287 A EP 03290287A EP 03290287 A EP03290287 A EP 03290287A EP 1335112 A1 EP1335112 A1 EP 1335112A1
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EP
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pivot
spring
washer
engaged
faces
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EP03290287A
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Alain Chatel
Fabrice Marois
Dominique Raulin
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Safran Aircraft Engines SAS
Original Assignee
SNECMA Moteurs SA
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10—Final actuators
    • F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/16—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes
    • F01D17/162—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes for axial flow, i.e. the vanes turning around axes which are essentially perpendicular to the rotor centre line

Definitions

  • This invention comes under an arrangement pivoting stator blade in a turbomachine.
  • the stator vanes fixed in a turbomachine and which are used to straighten the flow gases before the next rotor blade stage, may be variable-timed, that is to say that their orientation is controlled according to the scheme of the machine. They are then mounted on pivots outside protruding from the stator housing and are linked to rods that a control ring common, surrounding the stator housing, rotates will. The rotation of the rods produces a similar rotation of the blades.
  • the transmission of rotation is acquired by a suitable adjustment may include mutual support of flat faces established on an end section of the dawn pivot and on a hole at the end of the link: this end section and drilling are often square.
  • a solution is offered with the invention, which consists under its most general definition of a stator blade pivot arrangement in a turbomachine, comprising a pivot of the blade having a end projecting from the stator and comprising a section with flat faces, and a control rod engaged on the end of the blade pivot by a hole limited by planar faces associated with planar faces of the pivot, characterized in that it comprises a spring biased between the pivot and the rod and arranged so as to press one of the plane faces of the pivot against one of the flat faces of the link.
  • the assemblies of these documents are also of a special kind.
  • the subject of the invention is a stand-alone piece, separate from the rest of the assembly classic square section that doesn't need to be modified, the spring being only added to it.
  • the springs include a drilled washer placed on the rod and engaged around the end of the pivot blade, and a flexible rim of the washer, engaged on an edge face of the rod which is opposite to one of the faces of the pivot on which the washer abuts, making a more open angle with the washer than a free state of the spring.
  • a portion of turbomachine includes a carrier stator housing 1 vanes 2 fixed but orientable by pivots 3, located at the outer ends of the blades 2 and in bearings 4 passing through the casing 1; the extremities inner vanes 2 are joined by a ring 5 engaged around an inner pivot 6 and which helps keep the circular stages of the vanes 2 in place.
  • the pivots 3 pass through the stator casing 1 and end at an outer end 7, a section 8 of which has a square shape. Further outside, the end 7 is threaded and receives a nut 9.
  • a link 10 is articulated between the end 7 and a control ring 11 around the stator housing 1 and a short distance from the blade 2
  • the control ring 11 goes around the stator casing 1, and it is rotated by known means such as jacks according to the control of the machine. It rotates the link 10 around the pivot 3, as well as the latter and the entire blade 2.
  • the link 10 comprises a hole 13 of square shape at its end eyelet 17, and which includes flat faces coming to bear on the flat faces of pivot 3 to turn it.
  • a spring 15 is added to the device. It is distinct from the other parts of the assembly and in particular from the connecting rod 10 and the pivot 3, and it consists of a washer 16 placed on the eyelet 17 of the connecting rod 10 and a flange 18 substantially at right angles. with the washer 16 which extends along a side edge face 19 of the washer 16.
  • the rim 18 has a corrugation 20 oriented towards the side edge face 19 and the top of which touches it.
  • a square hole 21 is formed through the washer 16.
  • the proportions of the spring 15 are chosen so that the flange 18 is pushed back when the hole 21 is engaged on the square section 8 of the end of the pivot 3, even then that one of the edge faces of the bore 21 touches one of the planar faces 12 (opposite the side edge face 19) of the square section 8, and that the planar face 12 of the square section 8 which is opposite to the previous one touches the flat face 13 complementary to the eyelet 17 of the connecting rod.
  • a tension is exerted on the spring 15, by which the angle of the washer 16 and the flange 18 is open relative to a free state, and it is reflected by a contact pressure between a pair of flat faces 12 and 13 of the pivot 3 and of the link 10, which lasts during all the operating states of the machine.
  • the link 10 and the blade 2 remain at a fixed mutual angular position.
  • All the vanes 2 of the stage controlled by the ring 11 are equipped with a similar spring 15. he may be useful to check that all springs 15 will be mounted in the same way, to avoid differences in clearance placement between hole 21 and the square section 8 of the pivot 3.
  • a tab 22 to the spring 15, which is fixed to the washer 16 and directed perpendicular to it like the edge 18 already encountered, but which is not intended to be elastically deformed when the spring is placed but to provide a keying function does allowing the spring 15 to be placed only on one side.
  • the tongue 22 extends along the end faces of section 23 of the rod 10 when the spring 15 has been placed correctly, but it prevents washer 16 from land on the eyelet 17 of the link 10 in the case opposite.
  • the invention would be practicable with others polygonal sections of the blade pivot and the drilling of link.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
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Abstract

Un ressort (15) de forme anguleuse est placée entre l'oeillet (17) d'un biellette (10) de commande d'orientation d'une aube de stator et le pivot (3) de cette aube, de façon que son rebord (18) fléchisse contre une face de tranche (19) de la biellette (10) et que sa rondelle (16) déplace le pivot (3) dans le jeu du perçage (21) de la biellette et impose et maintienne le contact entre deux faces planes (12 et 13), de façon à réduire les différences de déplacements angulaires entre la biellette et le pivot en raison du jeu subsistant dans le perçage (21). <IMAGE>

Description

Cette invention ressortit à un agencement de pivotement d'aube de stator dans une turbomachine.
Les aubes de stator, fixes dans une turbomachine et qui servent à redresser l'écoulement des gaz avant l'étage d'aubes suivant du rotor, peuvent être à calage variable, c'est-à-dire que leur orientation est commandée en fonction du régime de la machine. Elles sont alors montées sur des pivots extérieurs qui saillent hors du carter de stator et sont liés à des biellettes qu'un anneau de commande commun, entourant le carter de stator, fait tourner à volonté. La rotation des biellettes produit une rotation semblable des aubes. La transmission de la rotation est acquise par un ajustement convenable pouvant comprendre un appui mutuel de faces planes établies sur une section d'extrémité du pivot de l'aube et sur un perçage à l'extrémité de la biellette : cette section d'extrémité et le perçage sont souvent des carrés.
Les documents US 767 264 et 4 668 165-A divulguent des agencements à biellettes assez minces pour être souples aux torsions qui leur sont infligées par la rotation de l'anneau de commande. Ces biellettes sont munies d'ailettes latérales recourbées à la façon des pinces d'une tenaille et qui pénètrent dans des rainures des pivots. Ces ailettes sont responsables de l'entraínement des pivots en rotation par un engagement qui ne diffère que de peu de celui des sections carrées.
On observe toutefois que le moindre jeu d'ajustement entre le perçage de la biellette et le pivot de l'aube retarde sensiblement l'entraínement en rotation, et qu'un défaut d'entraínement de plusieurs dixièmes de degrés angulaires est souvent atteint. Comme l'aube devrait être orientée avec une grande précision pour qu'on obtienne un bon rendement de machine, on peut en conclure qu'un perfectionnement est souhaitable pour réduire le jeu d'ajustement des carrés.
Une solution est offerte avec l'invention, qui consiste sous sa définition la plus générale en un agencement de pivotement d'aube de stator dans une turbomachine, comprenant un pivot de l'aube ayant une extrémité saillant hors du stator et comprenant une section à faces planes, et une biellette de commande engagée sur l'extrémité du pivot d'aube par un perçage limité par des faces planes associées aux faces planes du pivot, caractérisé en ce qu'il comprend un ressort sollicité entre le pivot et la biellette et disposé de façon à presser une des faces planes du pivot contre une des faces planes de la biellette.
Les documents précités ne font pas connaítre clairement la nature des ailettes, et en particulier leur rigidité. Rien n'affirme qu'elles possèdent une élasticité qui serait exploitée pour les maintenir en contact avec le fond des rainures et assurer la position angulaire du pivot d'aube par rapport à la biellette avec une force suffisante.
Les assemblages de ces documents sont aussi d'un genre spécial. Le ressort de l'invention est une pièce autonome, distincte du reste de l'assemblage classique à sections carrées qui n'a pas besoin d'être modifié, le ressort lui étant seulement ajouté.
Il est envisagé favorablement que les ressorts comprennent une rondelle percée posée sur la biellette et engagée autour de l'extrémité du pivot d'aube, et un rebord flexible de la rondelle, engagé sur une face de tranche de la biellette qui est opposée à une des faces du pivot sur laquelle la rondelle bute, en faisant avec la rondelle un angle plus ouvert qu'à un état libre du ressort.
L'invention sera maintenant décrite au moyen des figures, dont :
  • la figure 1 est une vue générale de l'agencement de l'invention,
  • la figure 2 est une vue plus détaillée des principaux éléments de l'invention,
  • et la figure 3 est une vue en éclaté de ces éléments.
Se reportant à la figure 1, une portion de turbomachine comprend un carter 1 de stator porteur d'aubes 2 fixes mais orientables par des pivots 3, situés aux extrémités extérieures des aubes 2 et dans des paliers 4 traversant le carter 1 ; les extrémités intérieures des aubes 2 sont unies par un anneau 5 engagé autour d'un pivot intérieur 6 et qui aide à maintenir les étages circulaires des aubes 2 en place.
Les pivots 3 traversent le carter de stator 1 et finissent en une extrémité 7 extérieure dont une section 8 a une forme carrée. Plus à l'extérieur, l'extrémité 7 est filetée et reçoit un écrou 9. Une biellette 10 est articulée entre l'extrémité 7 et un anneau de commande 11 autour du carter de stator 1 et à peu de distance de l'aube 2. L'anneau de commande 11 fait le tour du carter de stator 1, et il est tourné par des moyens connus tels que des vérins en fonction de la commande de la machine. Il fait tourner la biellette 10 autour du pivot 3, ainsi que celui-ci et toute l'aube 2. En effet, la biellette 10 comprend un perçage 13 de forme carrée à son oeillet 17 d'extrémité, et qui comprend des faces planes venant en appui sur les faces planes du pivot 3 pour le tourner. Deux faces planes et opposées du pivot 3 portent la référence 12, et les deux faces planes correspondantes du perçage 13 portent la référence 14.
Conformément à l'invention, un ressort 15 est ajouté au dispositif. Il est distinct des autres pièces de l'assemblage et notamment de la bielle 10 et du pivot 3, et il se compose d'une rondelle 16 posée sur l'oeillet 17 de la biellette 10 et d'un rebord 18 sensiblement à angle droit avec la rondelle 16 qui s'étend le long d'une face de tranche latérale 19 de la rondelle 16. Le rebord 18 présente une ondulation 20 orientée vers la face de tranche latérale 19 et dont le sommet la touche. Un perçage carré 21 est ménagé à travers la rondelle 16. De plus, les proportions du ressort 15 sont choisies pour que le rebord 18 soit repoussé quand le perçage 21 est engagé sur la section carrée 8 de l'extrémité du pivot 3, alors même que l'une des faces de bord du perçage 21 touche une des faces planes 12 (opposée à la face de tranche latérale 19) de la section carrée 8, et que la face plane 12 de la section carrée 8 qui est opposée à la précédente touche la face plane 13 complémentaire de l'oeillet 17 de biellette. En d'autres termes, une tension s'exerce sur le ressort 15, par laquelle l'angle de la rondelle 16 et du rebord 18 est ouvert par rapport à un état libre, et elle se répercute par une pression de contact entre une paire de faces planes 12 et 13 du pivot 3 et de la biellette 10, qui perdure pendant tous les états de fonctionnement de la machine. Ainsi, la biellette 10 et l'aube 2 restent à une position angulaire mutuelle fixe.
Toutes les aubes 2 de l'étage commandé par l'anneau 11 sont équipées d'un ressort 15 semblable. Il peut être utile de vérifier que tous les ressorts 15 seront montés de la même façon, afin d'éviter des différences de placement du jeu entre le perçage 21 et la section carrée 8 du pivot 3. Pour cela on peut ajouter une languette 22 au ressort 15, qui est fixée à la rondelle 16 et dirigée perpendiculairement à elle comme le rebord 18 déjà rencontré, mais qui n'est pas destinée à être déformée élastiquement quand le ressort est placé, mais à assurer une fonction de détrompage ne permettant de placer le ressort 15 que d'un côté. La languette 22 s'étend le long des faces extrêmes de tranche 23 de la biellette 10 quand le ressort 15 a été placé correctement, mais elle empêche la rondelle 16 de se poser sur l'oeillet 17 de la biellette 10 dans le cas contraire.
L'invention serait praticable avec d'autres sections polygonales du pivot d'aube et du perçage de biellette.
On a constaté une réduction très sensible du défaut d'entraínement angulaire des aubes de stator en appliquant l'invention.

Claims (4)

  1. Agencement de pivotement d'aube de stator (2) dans une turbomachine, comprenant un pivot (3) de l'aube ayant une extrémité saillant hors du stator et comprenant une section (8) à faces planes, et une biellette de commande (10) engagée sur l'extrémité du pivot d'aube par un perçage limité par des faces planes (13) associées aux faces planes (12) du pivot, caractérisé en ce qu'il comprend un ressort (15) sollicité entre le pivot et la biellette et disposé de façon à presser une des faces planes du pivot contre une des faces planes de la biellette.
  2. Agencement de pivotement d'aube de stator suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le ressort comprend une rondelle (16) percée posée sur la biellette et engagée autour de l'extrémité du pivot d'aube, et un rebord flexible (18) de la rondelle, engagé sur une face de tranche de la biellette qui est opposée à une des faces du pivot sur laquelle la rondelle bute, en faisant avec la rondelle un angle plus ouvert qu'à un état libre du ressort.
  3. Agencement de pivotement d'aube de stator suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le ressort comprend une languette (22) engagée sur une autre face de tranche de tête de la biellette.
  4. Agencement de pivotement d'aube de stator suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le rebord du ressort est engagé sur la tranche de la biellette par une ondulation (20).
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