EP1500791A1 - Système de guidage du pivot exterieur d'une aube à angle de calage variable, de stator de turbomachine - Google Patents

Système de guidage du pivot exterieur d'une aube à angle de calage variable, de stator de turbomachine Download PDF

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Pierre-Yves Maillard
Alain Marc Lucien Bromann
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Safran Aircraft Engines SAS
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    • 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

  • the invention relates to the control of the blades variable pitch angle in turbomachines, in particular the turbomachines intended for aeronautics. It applies in particular to the control of blades air intake guidelines in the compressors of turbomachines called pitch angle blades variable.
  • Known devices for controlling variable pitch vanes in turbomachines comprise usually a control organ in the form of a ring surrounding the casing of the turbomachine and a plurality of control levers. Each of these last has a first end mounted on a outside pivot of a blade whose axis is that of pivoting of the blade and a second end connected, by a hinge, to the control ring.
  • the synchronized modification of the angular position of blades is thus obtained by the rotation of the ring around the axis of the turbomachine, in order to be able to follow the rotational movement of the ring of ordered.
  • the connection between each lever and the ring includes at least one rotational degree of freedom around an axis directed substantially radially by report to the ring.
  • Figure 1 illustrates the assembly of the outer pivot 11 of a blade 10 on a boss 21 of the housing 2 of a compressor stator.
  • the external pivot 11 is rotatably mounted in a bore 22 of the boss 21 via two bushings 5 and 6 mounted tight or slippery in the bore 22.
  • a control lever 3 attached to the end of the pivot 11 by means of a nut 4 allows to orient in wedge the dawn 10.
  • the object of the invention is therefore to increase the guide height of bushes 5 and 6 without increasing the outer diameter of the casing 2, in order to preserve the original rough case.
  • the main object of the invention is a guiding system of the outside pivot of a dawn turbomachine stator variable pitch angle having an outer pivot for pivoting in a bore of determined length of the stator housing of the turbomachine.
  • a socket is used single being of a material having a low coefficient of friction, the length of which is greater than the bore, protruding outward from the latter and whose inner diameter is slightly larger outside diameter of the outer pivot and in that includes a metal jacket whose diameter outside is slightly larger than the diameter inside the bore and whose inside diameter corresponds to the outside diameter of the bushing for be placed around the latter and possessing a outer hook at its outer end.
  • the socket is metallic and a hook external device is provided at the end outer of the metal shirt, so that to be able to constitute a gripping element for extraction of the socket.
  • the positioning of the outer pivot 11 in the bore of the boss 21 is via a bushing 50 which extends over more than the length of boss 21 and whose inside diameter is slightly greater than the outside diameter of the outer pivot 11.
  • the sleeve 50 is made of composite material and is always in direct contact with its diameter inside with outer diameter of outer pivot 11. Because of the composite material that constitutes it, the coefficient of friction against another part metal is very weak and a relative displacement of these two pieces is favored.
  • a shirt 40 interposed between the sleeve 50 and the boss 21 of the stator. This metal shirt 40 has a outer diameter slightly larger than the diameter inside the bore of the boss 21 to allow a fastening by hooping.
  • she has a hook outside 40 at its outer end 44 which is complemented by a positioning flange 42 taking support on the boss 21 of the stator.
  • the sleeve 50 has a outer hook 51 to be able to be driven during of his extraction. Indeed, this outer hook 51 bears on the outer hook 41 of the shirt metal 40.
  • the extraction of the sleeve 50 allows its change without having to open the stator housing of the turbomachine.
  • the socket is metallic, and in particular is composed of a steel with good characteristics of friction with the material of the pivot, for example a socket in Z12CNDV12 opposite a pivot in Z6NCT25.

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  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)
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Abstract

Le système permet d'augmenter la longueur de guidage du pivot extérieur (11) de l'aube (10), tout en permettant une extraction aisée de la douille (50) sans avoir à toucher au carter de stator.
Il comprend principalement une douille (50) placée à l'intérieur d'un bossage (21) du stator et ayant une longueur supérieure à celle du bossage (21) de manière à dépasser de ce dernier, de façon extérieure. Ainsi, la longueur de portée du pivot extérieur (11) est rallongée. La douille se termine à son extrémité par un crochet de préhension (41) qui permet l'extraction de celle-ci au moyen de griffes. Elle se complète avantageusement d'un rebord de positionnement (42).
Application aux turbomachines.

Description

Domaine de l'invention
L'invention concerne la commande des aubes à angle de calage variable dans les turbomachines, notamment les turbomachines destinées à l'aéronautique. Elle s'applique en particulier à la commande des aubes directrices d'entrée d'air dans les compresseurs de turbomachines appelées aubes à angle de calage variable.
Art antérieur et problème posé
Les dispositifs connus pour la commande des aubes à calage variable dans les turbomachines, notamment à l'entrée des compresseurs, comportent habituellement un organe de commande sous la forme d'un anneau entourant le carter de la turbomachine et une pluralité de leviers de commande. Chacun de ces derniers possède une première extrémité montée sur un pivot extérieur d'une aube dont l'axe est celui du pivotement de l'aube et une deuxième extrémité reliée, par une articulation, à l'anneau de commande. La modification synchronisée de la position angulaire des aubes est donc obtenue par la rotation de l'anneau autour de l'axe de la turbomachine, afin de pouvoir suivre le mouvement de rotation de l'anneau de commande. La liaison entre chaque levier et l'anneau comprend au moins un degré de liberté en rotation autour d'un axe dirigé sensiblement radialement par rapport à l'anneau.
Le mouvement de rotation prodigué aux aubes est indispensable pour optimiser le rendement de la turbomachine et la marge au « pompage ». La précision et l'hystérésis sont très importantes pour les corps de haute pression modernes dans les turbomachines. En d'autres termes, la fixation de l'extrémité du levier de commande sur le pivot extérieur de l'aube doit être très précise.
La figure 1 permet d'illustrer le montage du pivot extérieur 11 d'une aube 10 sur un bossage 21 du carter 2 d'un stator de compresseur. Le pivot extérieur 11 est monté tournant dans un alésage 22 du bossage 21 par l'intermédiaire de deux douilles 5 et 6 montées serrées ou glissantes dans l'alésage 22. Ainsi, un levier de commande 3 fixé sur l'extrémité du pivot extérieur 11 au moyen d'un écrou 4 permet d'orienter en calage l'aube 10.
Or, on souhaite pouvoir diminuer la pression de contact entre le pivot extérieur 11 de l'aube 10 et les douilles 5 et 6, sachant qu'un espace 12 subsiste entre les deux douilles 5 et 6. Par contre, une augmentation de la hauteur de guidage du pivot extérieur 11 dans l'alésage 22 du bossage 21 entraínerait une augmentation de la hauteur de celui-ci. Une telle augmentation de hauteur du bossage 22 implique, bien évidemment, une augmentation du diamètre extérieur du carter du stator 2, donc une augmentation du coût accru du carter brut de fonderie et des usinages de celui-ci qui s'ensuivent.
Le but de l'invention est donc d'augmenter la hauteur de guidage des douilles 5 et 6 sans augmenter le diamètre extérieur du carter 2, afin de conserver le carter brut initial.
Résumé de l'invention
A cet effet, l'objet principal de l'invention est un système de guidage du pivot extérieur d'une aube à angle de calage variable de stator de turbomachine possédant un pivot extérieur destiné à pivoter dans un alésage de longueur déterminée du carter du stator de la turbomachine.
Selon l'invention, on utilise une douille unique étant en un matériau ayant un faible coefficient de frottement, dont la longueur est supérieure à celle de l'alésage, dépassant vers l'extérieur de ce dernier et dont le diamètre intérieur est légèrement supérieur au diamètre extérieur du pivot extérieur et en ce qu'il comprend une chemise métallique dont le diamètre extérieur est légèrement supérieur au diamètre intérieur de l'alésage et dont le diamètre intérieur correspond au diamètre extérieur de la douille pour être placée autour de cette dernière et possédant un crochet extérieur à son extrémité extérieure.
Dans la réalisation préférentielle de l'invention, la douille est métallique et un crochet extérieur périphérique est prévu à l'extrémité extérieure de la chemise métallique, de manière à pouvoir constituer un élément de préhension pour l'extraction de la douille.
Il est également avantageux de doter la chemise métallique d'un rebord de positionnement pour prendre appui sur le bossage du carter du stator.
Liste des figures
L'invention et ses différentes caractéristiques techniques seront mieux comprises à la lecture de la description suivante complétée de deux figures décrivant respectivement :
  • figure 1, en coupe, un montage de guidage selon l'art antérieur, et
  • figure 2, en coupe, la principale réalisation du système de guidage selon l'invention.
Description détaillée de deux réalisations de l'invention
Sur la figure 2, on retrouve le pivot extérieur 11 d'une aube, tout du moins sa partie extrême et le bossage 21 du carter du stator de la turbomachine. L'extrémité du pivot extérieur 11 possède un filetage 13 sur lequel est vissé un écrou 4. Celui-ci serre l'extrémité d'entraínement du levier 3 devant faire pivoter l'aube.
Le positionnement du pivot extérieur 11 dans l'alésage du bossage 21 se fait par l'intermédiaire d'une douille 50 qui s'étend sur plus de la longueur du bossage 21 et dont le diamètre intérieur est légèrement supérieur au diamètre extérieur du pivot extérieur 11.
La douille 50 est en matériau composite et est toujours en contact direct par son diamètre intérieur avec le diamètre extérieur du pivot extérieur 11. Du fait du matériau composite qui la constitue, le coefficient de frottement contre une autre pièce métallique est très faible et un déplacement relatif de ces deux pièces est favorisé. On utilise une chemise métallique 40 intercalée entre la douille 50 et le bossage 21 du stator. Cette chemise métallique 40 a un diamètre extérieur légèrement supérieur au diamètre intérieur de l'alésage du bossage 21 pour permettre une fixation par frettage. De plus, elle possède un crochet extérieur 40 à son extrémité extérieure 44 qui est complétée par un rebord de positionnement 42 prenant appui sur le bossage 21 du stator. Le glissement relatif se fait d'une part entre la douille 50 en matériau composite et le pivot extérieur 11 de l'aube et d'autre part entre la douille 50 en matériau composite et la chemise métallique 44. Ce système permet l'extraction, au moyen de griffe 60 pénétrant sous le crochet 41, de la douille 50 en matériau composite et de la chemise métallique 44 sans démonter l'aube. De plus, si la douille 50 en matériau composite se dégrade, le bossage 21 du carter est protégé par la chemise métallique.
On remarque que la douille 50 possède un crochet extérieur 51 pour pouvoir être entraínée lors de son extraction. En effet, ce crochet extérieur 51 prend appui sur le crochet extérieur 41 de la chemise métallique 40.
On comprend ainsi que la longueur de la portée du contact du pivot extérieur 11 par rapport au bossage 21 est prolongée.
L'extraction de la douille 50 permet son changement sans avoir à ouvrir le carter du stator de la turbomachine.
De plus, un tel montage permet un meilleur guidage du pivot extérieur 11 sans augmenter le diamètre du carter.
Dans cette première réalisation, la douille est métallique, et en particulier est composée d'un acier présentant de bonnes caractéristiques de frottement avec le matériau du pivot, par exemple une douille en Z12CNDV12 en vis-à-vis d'un pivot en Z6NCT25.

Claims (3)

  1. Système de guidage du pivot extérieur (11) d'une aube (10) à angle de calage variable de stator de turbomachine possédant un pivot extérieur (11) d'aube destiné à pivoter dans un alésage (22) de longueur déterminée du carter du stator de la turbomachine,
       caractérisé en ce qu'il comprend une douille (30, 50) unique étant en un matériau ayant un faible coefficient de frottement, dont la longueur est supérieure à celle de l'alésage (22), dépassant vers l'extérieur de ce dernier et dont le diamètre intérieur est légèrement supérieur au diamètre extérieur du pivot extérieur (11) et en ce qu'il comprend une chemise métallique (40) dont le diamètre extérieur est légèrement supérieur au diamètre intérieur de l'alésage et dont le diamètre intérieur correspond au diamètre extérieur de la douille (50) pour être placée autour de cette dernière et possédant un crochet extérieur (41) à son extrémité extérieure (44).
  2. Système de guidage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la douille (50) est métallique et comprend un crochet extérieur (51) périphérique à l'extrémité extérieure (44) de la chemise métallique.
  3. Système de guidage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chemise métallique (40) possède un rebord de positionnement (42) pour prendre appui sur un bossage (21) du carter du stator.
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