EP4305281A1 - Palier pour pivot d'aube de redresseur à calage variable de turbomachine, aube de redresseur comportant un tel palier et turbomachine comportant de telles aubes de redresseur - Google Patents

Palier pour pivot d'aube de redresseur à calage variable de turbomachine, aube de redresseur comportant un tel palier et turbomachine comportant de telles aubes de redresseur

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EP4305281A1
EP4305281A1 EP22710686.1A EP22710686A EP4305281A1 EP 4305281 A1 EP4305281 A1 EP 4305281A1 EP 22710686 A EP22710686 A EP 22710686A EP 4305281 A1 EP4305281 A1 EP 4305281A1
Authority
EP
European Patent Office
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ring
pivot
bearing
stator vane
turbomachine
Prior art date
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Pending
Application number
EP22710686.1A
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German (de)
English (en)
Inventor
Nicolas Thibaut GUIOT
Benoit André Pierre FROSSARD
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Safran Aircraft Engines SAS
Original Assignee
Safran Aircraft Engines SAS
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Publication date
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    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Definitions

  • the present invention relates to a vibration damping ring for a turbine engine variable-pitch stator blade pivot. It also relates to a stator vane bearing fitted with such a ring, a stator vane fitted with this bearing and a turbomachine fitted with such variable-pitch stator vanes.
  • the invention finds applications in the field of turbomachines such as axial compressors of high-power engines and, in particular, in the field of variable-pitch stator vanes of the machine.
  • VSV vanes for “Variable Stator Vane” in Anglo-Saxon terms
  • control rods pivotally mounted in openings passing through the compressor casing and extended by control levers.
  • FIG. 1 An example of a variable-pitch stator vane is shown schematically in Figure 1.
  • This stator vane 1, mounted in the casing 3 of the motor, comprises a blade 12, a plate or platform 13 and a rod forming a first pivot 14 at one end.
  • the first pivot 14, or upper pivot is housed in a bore, or radial orifice, formed in the internal wall of the casing 3, via various bearings.
  • the blade 1 is held in the casing 3, at one end, by this first pivot 14 and, at its other end, by a second pivot 17, or lower pivot.
  • the first pivot 14 is journalled in the corresponding bore of the casing 3 via bearings, for example a low bearing 4 on the side of the platform 13 and an upper bearing 5 on the side of the pin 15.
  • the platform 13 is housed in a cavity in the form of a counterbore machined in the wall of this casing 3.
  • the wall of the casing 3 is in radial contact with the platform 13 either directly or via a sleeve.
  • the upper part of the pivot 14 is retained in the upper bearing 5.
  • the bearings 4 and 5 each comprise a sleeve housed in the bore of the casing 3 and the inner wall of which forms a friction surface with the rod 14 forming the pivot.
  • the second pivot 17 is similar to the first pivot 14, except that it is mounted at the lower end of the blade 1: it is mounted aligned with the first pivot 14, within a sleeve 11, it -even mounted in the inner ring 19 (called shroud in Anglo-Saxon terms) of the housing.
  • the face of the platform 13, opposite the bearing 4, forms the base of the blade and is swept by the gases set in motion by the compressor.
  • This face of the platform is shaped so as to ensure the continuity of the vein formed by the casing.
  • a trunnion nut 15 holds the blade in its housing and a lever, actuated by suitable control devices, controls the rotation of the blade around the axis XX of the rod 14 to place the latter in the required position. relative to the direction of gas flow.
  • the relative movements of the parts relative to each other result from the sliding of the surfaces in contact with each other.
  • VSV variable-pitch stator
  • zones of triple connecting radii which are two in number per blade, are the zones where the radius between the platform and the lower surface of the VSV, the radius between the platform and the upper surface of the VSV and the radius between the platform and the top (or bottom) of the VSV connect.
  • Ztr An example of the two zones of triple connecting radii of a VSV blade, referenced Ztr, is represented in FIG.
  • the invention relates to a ring for a turbomachine variable-pitch stator vane pivot, comprising an outer part ensuring the stiffening of the ring and an inner part secured to the outer part and ensuring a depreciation.
  • a ring has the double advantage of damping vibrations within the blade while facilitating rotation of the pivot.
  • the vibration damping ring may have one or more additional characteristics among the following, considered individually or according to all technically combinations possible:
  • the outer part comprises a rigid ring, in particular a thin sheet
  • the inner part comprises a hollow cylindrical part shaped in a flexible material compared to the material of the rigid ring.
  • the material of the hollow cylindrical part is a viscoelastic material.
  • the viscoelastic material is CNT.
  • the rigid ring is made of titanium.
  • the outer part and the inner part are secured by gluing or overmoulding.
  • the ring comprises at least one internal securing means able to secure said damping ring with a pivot rod of the variable-pitch stator vane pivot.
  • the internal securing means comprises at least one projecting element formed in the material of the hollow cylindrical part and extending axially over at least part of the height of said hollow cylindrical part.
  • a second aspect of the invention relates to a bearing for a turbomachine variable-pitch stator vane pivot mounted in a bore of a casing of the turbomachine and comprising a sleeve integral with said bore and allowing rotation of a pivot rod within the housing.
  • This bearing is characterized in that it further comprises a ring as defined above, mounted integral with the pivot rod inside the sleeve.
  • a third aspect of the invention relates to a turbomachine variable-pitch stator vane, comprising a trunnion for fixing a blade-pitch control rod and at least one pivot rod intended to be mounted at the inside a turbomachine casing.
  • This blade is characterized by the fact that it further comprises a bearing as defined above.
  • the blade according to the third aspect of the invention may have one or more additional characteristics from among the following: the pivot rod comprises at least one radial notch adapted to receive a projecting element of the vibration damping ring.
  • the vibration damping ring has a height between approximately the height of the sleeve and the height of the variable pitch stator vane pivot.
  • the invention relates to a turbomachine comprising stator vanes as defined above.
  • FIG. 1 already described, schematically shows an example of variable-pitch stator vane according to the prior art
  • FIG. 2 already described, represents a schematic front view and a schematic rear view of the zones of triple connecting radii of a variable-pitch stator vane, zones in which the cracks form;
  • Figures 3A and 3B show schematic perspective views of two embodiments of a vibration damping ring according to the invention
  • Figures 4A, 4B and 4C show schematic sectional views of two examples of a variable-pitch stator vane pivot bearing equipped with the ring of Figure 3;
  • Figures 5A and 5B show top sectional views of two examples of the vibration damping ring around a pivot rod.
  • a vibration damping ring also called a damping ring
  • This damping ring 20 comprises an outer part 21 and an interior 22, integral with the exterior part 21 .
  • the outer part 21 has the function of stiffening the damping ring 20 and the inner part 22 has the function of damping the vibrations within the blade.
  • the inner part 22 and the outer part 21 are joined together, for example, by gluing, by overmolding, or by any other technique making it possible to join together two parts made of different materials.
  • the outer part 21 is a rigid ring 21, for example made of thin sheet metal
  • the inner part 22 is a hollow cylindrical part 22, made of a flexible material relative to the rigid material of the part. exterior 21 .
  • a "soft material” is a material whose hardness can be measured using the Shore hardness scale, as opposed to a rigid material, such as the material of the rigid ring, whose hardness is measured using the Shore hardness scales. Brinell, Vickers or Rockwell hardness.
  • the flexible material of the hollow cylindrical part 22 can, in particular, be an elastomer or a viscoelastic material. This flexible material, for example a viscoelastic material, covers the entire circumference of the inner wall of the rigid ring 21 .
  • the damping ring 20 is a ring whose outer surface is made of thin sheet metal, or in any other material providing rigidity to the ring, and whose inner surface is in a material suitable for absorbing vibrations, such as a viscoelastic material.
  • the damping ring 20 is designed to be mounted around a pivot rod, such as the upper pivot rod 14 or the lower pivot rod 17 of a VSV blade.
  • the damping ring 20 will be described in the case where it is mounted around the upper pivot rod 14, it being understood that it can also be mounted around the lower pivot rod 17 or any other pivot rod of a dawn of VSV.
  • each bearing of the VSV blade 12 comprises a sleeve 10 or 11 housed in a bore of the housing 3 and integral with said bore.
  • the damping ring 20 is mounted inside the sleeve 10 or 11.
  • FIG. 1 A schematic example of a VSV blade lower pivot bearing is shown in part A of Figure 4 and a schematic example of a VSV blade upper pivot bearing is shown in parts B and C of Figure 4.
  • Parts A, B and C of this Figure 4 show a bore 31 of the housing 3 in which is housed, respectively, the sleeve 10 and the sleeve 11.
  • the damping ring 20 is mounted around the rod pivot 14, respectively 17, the damping ring and pivot rod assembly being mounted inside the sleeve 10, respectively 11.
  • the internal wall of the sleeve 10 or 11 then forms a friction surface with the rigid ring 21 of the damping ring 20, thus protecting the pivot rod 14, 17.
  • said damping ring can be secured with the blade of VSV, for example by means of a screw 18 inserted in the pivot rod 14, 17 at the end of said rod opposite the blade 12.
  • the bore 31 of the housing 3 has a shape allowing the retention of the damping ring 20 without additional screws.
  • the damping ring 20 has a height substantially equal to the height of the sleeve, as in the example of part A of Figure 4.
  • the damping ring 20 may extend over the entire length of the pivot rod 17 of the blade of V SV, as in the example of part B of FIG. 4 or over only part of said pivot rod, as shown in the example of part C of Figure 4.
  • the sleeve 10 is a single piece housed in the bore 31 of the housing and which itself receives the damping ring 20.
  • the sleeve 11 comprises two sections 11a and 11b, wedged on either side of the pivot rod 17, in the bore 31 of the housing.
  • the damping ring 20 is mounted integral with the pivot rod 14.
  • the damping ring 20 then comprises securing means positioned inside the ring, for example, on the inner face of the hollow cylindrical part 22.
  • the damping ring 20 comprises one or more projecting elements 23, protruding radially from the inner surface of the hollow cylindrical part 22 and extending longitudinally over all or part of the height of the damping ring.
  • Part A of FIG. 3 shows an example of four projecting elements 23 distributed over the inner surface of the hollow cylindrical part 22.
  • the projecting elements 23 are in the form of rectilinear protuberances, of substantially rectangular section, which extend over the entire height of the hollow cylindrical part 22.
  • the projecting elements 23 are present in the form of rounded protuberances, for example half-cylinders or half-ellipsoids, the section of which has substantially the shape of a half-disk or a parabola and which extend over at least part of the height of the hollow cylindrical part 22.
  • the projecting elements 23 can take other shapes than those shown in parts A and B of FIG. 3; they can for example have a triangular or square section; they can also extend over only part of the height of the room hollow cylindrical 22.
  • the protruding elements can take all sorts of shapes, whether they are through or not (that is to say over the entire height of the ring or over only part of it, since the geometry of these elements
  • the projecting elements can, for example, be of the key type or of the spline when you want to minimize the size while ensuring the expected technical functionality Any geometry allowing both to make a pairing between the parts of the ring and to ensure the non-rotation between these two elements in time, in taking into account the operating conditions of the turbomachine are possible even if, for cost reasons, it may be preferable for the rings to be broached / mortised euse and that the geometry of the protruding elements is emerging.
  • the number of projecting elements can also vary: although a single projecting element may be sufficient to secure the damping ring and the pivot rod, it may be preferable for several projecting elements to be distributed over the inner surface of the ring.
  • the pivot rod 14 is then provided with radial notches 14a, adapted to receive the projecting elements 23.
  • These radial notches 14a are, for example, of a shape complementary to that of the projecting elements.
  • the radial notches 14a are in the form of grooves of rectangular sections.
  • the radial notches 14a are in the form of grooves of semi-circular sections.
  • a sectional view of the damping ring 20 mounted on the pivot rod 14 is shown in part A of FIG.
  • the rigid ring 21 can be bronze or steel.
  • the rigid ring 21 can be made of titanium. Indeed, titanium has the advantage of retaining its mechanical characteristics at a high temperature (up to approximately 600° C.), while being light.
  • the rigid ring 21 may comprise, on the outer wall of the thin sheet, a coating, for example a tungsten carbide or a graphite lubricating varnish, which makes it possible to improve the friction between the sleeve and the ring.
  • a coating for example a tungsten carbide or a graphite lubricating varnish
  • the rigid ring 21, for example titanium, is thus compatible with the material of the sleeve 10; it is, in particular, capable of resisting friction with said sleeve while resisting a hot environment (approximately 500°-600° C.).
  • the rigid ring 21 can thus ensure the rotation of the pivot rod of the VSV blade within the sleeve.
  • the material of the hollow cylindrical part 22 is a viscoelastic material suitable for damping vibrations or dissipating mechanical energy and withstanding high operating temperatures.
  • This viscoelastic material can be chosen, for example, according to the ambient temperature.
  • the viscoelastic material can be a silicone elastomer (RTV or ecolyte type) or a fluoroelastomer or even a perfluoroelastomer which have the advantage of being relatively inexpensive.
  • the viscoelastic material can be CNT (Carbon Nanotube, in Anglo-Saxon terms).
  • CNT is a material made from a network of double- or triple-walled carbon nanotubes, randomly interconnected with each other. This material is therefore particularly light, while having a remarkably high mechanical strength (with a theoretical Young's modulus of between 1 and 1.5 TPa), especially in the longitudinal direction, its properties being maintained over an extended thermal range, between about -196° and 1000°C. Due to its structure, the CNT is also capable of retaining its flexibility and regaining its initial shape after several deformations.
  • the hollow cylindrical part 22 made of viscoelastic material is successively capable of deforming and then of resuming its initial shape, which enables it to at least partially absorb vibration energy.
  • the hollow cylindrical part 22 is thus capable of damping the vibrations generated within the VSV blade.
  • the damping ring 20 is capable of damping the vibrations within the bearing. blade while allowing rotation of the pivot rod 14, 17 inside the sleeve 10, 11.
  • damping ring as described above can be mounted around the pivot rod, at the level of each bearing of the VSV blade.
  • a damping ring 20 can therefore be mounted in the upper bearing 5 and/or in the lower bearing 4, around the upper pivot rod 14 and/or the lower pivot rod 17, of a VSV blade.
  • damping ring according to the invention the vane bearing and the VSV vane include various variations, modifications and improvements which will appear from obvious to a person skilled in the art, it being understood that these variants, modifications and improvements fall within the scope of the invention.

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Abstract

Un aspect de l'invention concerne un palier (4, 5) pour pivot d'aube de redresseur à calage variable de turbomachine monté dans un alésage (31) d'un carter (3) de la turbomachine et comportant une douille (10) solidaire dudit alésage (31) et permettant une rotation d'une tige pivot (14) au sein du carter (3), et en outre une bague (20) montée solidaire de la tige pivot (14) à l'intérieur de la douille (10) et comportant une partie extérieure (21) assurant la rigidification de la bague (20) et une partie intérieure (22) solidaire de la partie extérieure (21) et assurant une fonction d'amortissement. L'invention concerne aussi une aube de redresseur à calage variable (1) comportant le palier (4, 5) ci-dessus et une turbomachine comportant de telles aubes.

Description

DESCRIPTION
PALIER POUR PIVOT D'AUBE DE REDRESSEUR À CALAGE VARIABLE DE TURBOMACHINE, AUBE DE REDRESSEUR COMPORTANT UN TEL PALIER ET TURBOMACHINE COMPORTANT DE TELLES AUBES DE REDRESSEUR
DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION
[0001] La présente invention concerne une bague d’amortissement de vibrations pour un pivot d’aube de redresseur à calage variable de turbomachine. Elle concerne également un palier d’aube de redresseur équipé d’une telle bague, une aube de redresseur équipée de ce palier et une turbomachine équipée de telles aubes de redresseur à calage variable.
[0002] L’invention trouve des applications dans le domaine des turbomachines telles que les compresseurs axiaux des moteurs fortes puissances et, en particulier, dans le domaine des aubes de stator à calage variable de la machine.
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION
[0003] Il est connu, en aéronautique, que la puissance d’un moteur peut être améliorée en utilisant un système d’aubes articulées, orientables par rapport au carter du compresseur du moteur. Ces aubes de redresseur à calage variable, ou aubes de VSV (pour « Variable Stator Vane » en termes anglo-saxons) peuvent être pivotées pendant le fonctionnement du moteur afin d'adapter leur action en fonction du régime moteur et des conditions de vol. Généralement, ces aubes sont dotées de tiges de commandes, montées pivotantes dans des ouvertures traversant le carter du compresseur et prolongées par des leviers de commandes.
[0004] Un exemple d’une aube de redresseur à calage variable est représenté schématiquement sur la figure 1. Cette aube statorique 1 , montée dans le carter 3 du moteur, comprend une pale 12, une platine ou plateforme 13 et une tige formant un premier pivot 14 à une extrémité. Le premier pivot 14, ou pivot supérieur, est logé dans un alésage, ou orifice radial, ménagé dans la paroi interne du carter 3, par l'intermédiaire de différents paliers. L'aube 1 est maintenue dans le carter 3, à une extrémité, par ce premier pivot 14 et, à son autre extrémité, par un second pivot 17, ou pivot inférieur. [0005] Le premier pivot 14 tourillonne dans l'alésage correspondant du carter 3 par l'intermédiaire de paliers, par exemple un palier bas 4 du côté de la plateforme 13 et un palier haut 5 du côté du tourillon 15. La plateforme 13 est logée dans une cavité en forme de lamage usiné dans la paroi de ce carter 3. La paroi du carter 3 est en contact radial avec la plateforme 13 soit directement, soit par l'intermédiaire d'une douille. La partie haute du pivot 14 est retenue dans le palier haut 5. Les paliers 4 et 5 comportent chacun une douille logée dans l'alésage du carter 3 et dont la paroi interne forme une surface de frottement avec la tige 14 formant pivot.
[0006] Le second pivot 17 est semblable au premier pivot 14, excepté qu’il est monté à l’extrémité inférieure de l’aube 1 : il est monté aligné avec le premier pivot 14, au sein d’une douille 11 , elle-même montée dans l’anneau interne 19 (appelé shroud en termes anglosaxons) du carter.
[0007] La face de la plateforme 13, opposée au palier 4, forme la base de la pale et est balayée par les gaz mis en mouvement par le compresseur. Cette face de la plateforme est conformée de manière à assurer la continuité de la veine formée par le carter. Un écrou du tourillon 15 maintient l'aube dans son logement et un levier, actionné par des organes de commande appropriés, commande la rotation de l'aube autour de l'axe XX de la tige 14 pour mettre celle-ci dans la position requise par rapport à la direction du flux gazeux. Les mouvements relatifs des pièces les unes par rapport aux autres résultent du glissement des surfaces en contact entre elles.
[0008] Si les moteurs fortes puissances présentent de nombreux avantages, et en particulier une puissance élevée, ils présentent également l’inconvénient de générer des niveaux vibratoires élevés. Or, ces niveaux vibratoires élevés ont tendance à engendrer des criques dans les aubes de redresseurs à calage variable (VSV). Ces criques sont des fissures qui apparaissent généralement dans des zones de raccordement de l’aube, appelées « zones de triples rayons de raccordement ». Ces zones de triples rayons de raccordement, qui sont au nombre de deux par aube, sont les zones où le rayon entre la plateforme et l’intrados du VSV, le rayon entre la plateforme et l’extrados du VSV et le rayon entre la plateforme et le dessus (ou le dessous) du VSV se raccordent. Un exemple des deux zones de triples rayons de raccordement d’une aube de VSV, référencées Ztr, est représenté sur la figure 2 selon une vue avant et une vue arrière d’une aube de VSV. Les criques engendrées dans ces zones Ztr fragilisent la structure des aubes, menant à la rupture des pales (12). Ces dernières peuvent engendrer des évènements plus sévères encore en libérant la pièce dans la veine.
RESUME DE L’INVENTION
[0009] Pour répondre aux problèmes évoqués ci-dessus des criques engendrées dans les zones de triples rayons de raccordement du fait des niveaux vibratoires élevés des moteurs fortes puissances, le demandeur propose une bague amortissante conçue pour être montée autour du pivot d’une aube de VSV de sorte à amortir les vibrations au sein de ladite aube.
[0010] Selon un premier aspect, l’invention concerne une bague pour pivot d’aube de redresseur à calage variable de turbomachine, comportant une partie extérieure assurant la rigidification de la bague et une partie intérieure solidaire de la partie extérieure et assurant une fonction d’amortissement. Une telle bague présente le double avantage d’amortir les vibrations au sein de l’aube tout en facilitant la rotation du pivot.
[0011] Outre les caractéristiques qui viennent d’être évoquées dans le paragraphe précédent, la bague d’amortissement de vibrations selon un aspect de l’invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :
La partie extérieure comporte un anneau rigide, en particulier une tôle fine, et la partie intérieure comporte une pièce cylindrique creuse forme dans un matériau souple par rapport au matériau de l’anneau rigide.
Le matériau de la pièce cylindrique creuse est un matériau viscoélastique.
Le matériau viscoélastique est du CNT.
L’anneau rigide est en titane.
La partie extérieure et la partie intérieure sont solidarisées par collage ou surmoulage.
La bague comporte au moins un moyen de solidarisation interne apte à solidariser ladite bague d’amortissement avec une tige pivot du pivot d’aube de redresseur à calage variable. Le moyen de solidarisation interne comporte au moins un élément saillant formé dans le matériau de la pièce cylindrique creuse et s’étendant axialement sur une partie au moins de la hauteur de ladite pièce cylindrique creuse.
[0012] Un deuxième aspect de l’invention concerne un palier pour pivot d’aube de redresseur à calage variable de turbomachine monté dans un alésage d’un carter de la turbomachine et comportant une douille solidaire dudit alésage et permettant une rotation d’une tige pivot au sein du carter. Ce palier se caractérise par le fait qu’il comporte en outre une bague telle que définie ci-dessus, montée solidaire de la tige pivot à l’intérieur de la douille.
[0013] Un troisième aspect de l’invention concerne une aube de redresseur à calage variable de turbomachine, comportant un tourillon de fixation d’une biellette de commande du calage de l’aube et au moins une tige pivot destinée à être montée à l’intérieur d’un carter de la turbomachine. Cette aube se caractérise par le fait qu’elle comporte en outre un palier tel que défini ci-dessus.
[0014] L’aube selon le troisième aspect de l’invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes : la tige pivot comporte au moins une encoche radiale adaptée pour recevoir un élément saillant de la bague d’amortissement de vibrations. la bague d’amortissement de vibrations comporte une hauteur comprise entre approximativement la hauteur de la douille et la hauteur du pivot d’aube de redresseur à calage variable.
[0015] Selon un quatrième aspect, l’invention concerne une turbomachine comportant des aubes de redresseur telle que définies ci-dessus.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
[0016] D’autres avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit, illustrée par les figures dans lesquelles :
[0017] La figure 1, déjà décrite, représente schématiquement un exemple d’aube de redresseur à calage variable selon l’art antérieur ; [0018] La figure 2, déjà décrite, représente une vue schématique avant et une vue schématique arrière des zones de triples rayons de raccordement d’une aube de redresseur à calage variable, zones dans lesquelles se forment les criques ;
[0019] Les figures 3A et 3B représentent des vues schématiques en perspective de deux modes de réalisation d’une bague d’amortissement de vibrations selon l’invention ;
[0020] Les figures 4A, 4B et 4C représentent des vues schématiques en coupe de deux exemples d’un palier de pivot d’aube de redresseur à calage variable équipé de la bague de la figure 3 ; et
[0021] Les figures 5A et 5B représentent des vues en coupe de dessus de deux exemples de la bague d’amortissement de vibrations autour d’une tige pivot.
DESCRIPTION DETAILLEE
[0022] Un exemple de réalisation d’une bague d’amortissement de vibrations, configurée pour être montée autour d’un pivot d’une aube de redresseur à calage variable, est décrit en détail ci-après, en référence aux dessins annexés. Cet exemple illustre les caractéristiques et avantages de l'invention. Il est toutefois rappelé que l'invention ne se limite pas à cet exemple.
[0023] Sur les figures, les éléments identiques sont repérés par des références identiques. Pour des questions de lisibilité des figures, les échelles de taille entre éléments représentés ne sont pas respectées.
[0024] Différents exemples d’une bague d’amortissement des vibrations, appelée aussi bague amortissante, sont représentés selon une vue en perspective sur les parties A et B de la figure 3. Cette bague amortissante 20 comporte une partie extérieure 21 et une partie intérieure 22, solidaire de la partie extérieure 21 . La partie extérieure 21 a pour fonction de rigidifier la bague amortissante 20 et la partie intérieure 22 a pour fonction d’amortir les vibrations au sein de l’aube. La partie intérieure 22 et la partie extérieure 21 sont solidarisée, par exemple, par collage, par surmoulage, ou par toute autre technique permettant de solidariser deux pièces réalisées dans des matériaux différents.
[0025] Selon certains modes de réalisation, la partie extérieure 21 est un anneau rigide 21 , par exemple en tôle fine, et la partie intérieure 22 est une pièce cylindrique creuse 22, réalisée dans un matériau souple par rapport au matériau rigide de la partie extérieure 21 . On appelle « matériau souple » un matériau dont la dureté peut être mesurée au moyen de l’échelle de dureté Shore, par opposition à un matériau rigide, comme le matériau de l’anneau rigide, dont la dureté est mesurée au moyen des échelles de dureté Brinell, Vickers ou Rockwell. Le matériau souple de la pièce cylindrique creuse 22 peut, en particulier, être un élastomère ou un matériau viscoélastique. Ce matériau souple, par exemple un matériau viscoélastique, revêt toute la circonférence de la paroi intérieure de l’anneau rigide 21 . Autrement dit, la bague amortissante 20 est un anneau dont la surface extérieure est en tôle fine, ou dans tout autre matériau assurant une rigidité à la bague, et dont la surface intérieure est dans un matériau adapté pour absorber des vibrations, comme un matériau viscoélastique. Selon l’invention, la bague amortissante 20 est conçue pour être montée autour d’une tige pivot, comme la tige pivot supérieure 14 ou la tige pivot inférieure 17 d’une aube de VSV. Dans la suite de la description, la bague amortissante 20 sera décrite dans le cas où elle est montée autour de la tige pivot supérieure 14, étant entendu qu’elle peut également être montée autour de la tige pivot inférieure 17 ou toute autre tige pivot d’une aube de VSV.
[0026] Comme expliqué précédemment, chaque palier de l’aube de VSV 12 comporte une douille 10 ou 11 logée dans un alésage du carter 3 et solidaire dudit alésage. Selon l’invention, la bague amortissante 20 est montée à l’intérieur de la douille 10 ou 11.
[0027] Un exemple schématique d’un palier pour pivot inférieur d’aube de VSV est représenté sur la partie A de la figure 4 et un exemple schématique d’un palier pour pivot supérieur d’aube de VSV est représenté sur les parties B et C de la figure 4. Les parties A, B et C de cette figure 4 montrent un alésage 31 du carter 3 dans lequel est logée, respectivement, la douille 10 et la douille 11. La bague amortissante 20 est montée autour de la tige pivot 14, respectivement 17, l’ensemble bague amortissante et tige pivot étant monté à l’intérieur de la douille 10, respectivement 11. La paroi interne de la douille 10 ou 11 forme alors une surface de frottement avec l’anneau rigide 21 de la bague amortissante 20, protégeant ainsi la tige pivot 14, 17.
[0028] Pour assurer le maintien de la bague amortissante 20, et éviter tout risque de chute dans le moteur, ladite bague amortissante peut être solidarisée avec l’aube de VSV, par exemple au moyen d’une vis 18 insérée dans la tige pivot 14, 17 à l’extrémité de ladite tige opposée à la pale 12. Dans certains modes de réalisation, l’alésage 31 du carter 3 présente une forme permettant le maintien de la bague amortissante 20 sans vis supplémentaire.
[0029] Selon certains modes de réalisation, la bague amortissante 20 présente une hauteur sensiblement égale à la hauteur de la douille, comme dans l’exemple de la partie A de la figure 4. Selon d’autres modes de réalisation, la bague amortissante 20 peut s’étendre sur toute la longueur de la tige pivot 17 de l’aube de V SV, comme dans l’exemple de la partie B de la figure 4 ou sur une partie seulement de ladite tige pivot, comme représenté dans l’exemple de la partie C de la figure 4. En effet, dans certains modes de réalisation (par exemple partie A de la figure 4), la douille 10 est une unique pièce logée dans l’alésage 31 du carter et qui elle-même reçoit la bague amortissante 20. Dans d’autres modes de réalisation (exemples des parties B et C de la figure 4), la douille 11 comporte deux tronçons 11a et 11b, calés de part et d’autre de la tige pivot 17, dans l’alésage 31 du carter.
[0030] Selon certains modes de réalisation, la bague amortissante 20 est montée solidaire de la tige pivot 14. La bague amortissante 20 comporte alors des moyens de solidarisation positionnés en intérieur de bague, par exemple, sur la face intérieure de la pièce cylindrique creuse 22. Dans un mode de réalisation, la bague amortissante 20 comporte un ou plusieurs éléments saillants 23, en protubérance radiale sur la surface intérieure de la pièce cylindrique creuse 22 et s’étendant longitudinalement sur toute ou partie de la hauteur de la bague amortissante. La partie A de la figure 3 montre un exemple de quatre éléments saillants 23 répartis sur la surface intérieure de la pièce cylindrique creuse 22. Dans cet exemple, les éléments saillants 23 se présentent sous la forme de protubérances rectilignes, de section sensiblement rectangulaire, qui s’étendent sur toute la hauteur de la pièce cylindrique creuse 22. La partie B de la figure 3 montre un exemple de trois éléments saillants 23 répartis sur la surface intérieure de la pièce cylindrique creuse 22. Dans cet exemple, les éléments saillants 23 se présentent sous la forme de protubérances arrondies, par exemple de demi- cylindres ou de demi-ellipsoïdes, dont la section a sensiblement la forme d’un demi- disque ou d’une parabole et qui s’étendent sur une partie au moins de la hauteur de la pièce cylindrique creuse 22. Bien entendu, l’homme du métier comprendra que les éléments saillants 23 peuvent prendre d’autres formes que celles représentées sur les parties A et B de la figure 3 ; ils peuvent par exemple avoir une section triangulaire ou carrée ; ils peuvent aussi s’étendre sur une partie seulement de la hauteur de la pièce cylindrique creuse 22. Les éléments saillants peuvent prendre toutes sortes de formes, qu’elles soient traversantes ou non (c'est-à-dire sur toute la hauteur de la bague ou sur une partie seulement, dès lors que la géométrie de ces éléments saillants permet de bloquer en rotation la partie intérieure amortissante de la bague par rapport à la partie permettant d’assurer la rotation du pivot tout en assurant une tenue aux contraintes en cisaillement. Les éléments saillants peuvent, par exemple être de type clavette ou de type cannelure lorsque l’on veut minimiser l’encombrement tout en assurant la fonctionnalité technique attendue. Toute géométrie permettant à la fois de faire un appairage entre les parties de la bague et d’assurer la non rotation entre ces deux éléments dans le temps, en prenant en compte les conditions de fonctionnement de la turbomachine sont envisageables même si, pour des questions de coûts, il peut être préférable que les bagues soient brochées / usinées en mortaiseuse et que la géométrie des éléments saillants soit débouchante. Le nombre d’éléments saillants peut également varier : bien qu’un seul élément saillant puisse suffire à solidariser la bague amortissante et la tige pivot, il peut être préférable que plusieurs éléments saillants soient répartis sur la surface intérieure de la bague.
[0031] Dans les modes de réalisation où la bague amortissante 20 comporte des moyens de solidarisation sous la forme d’un ou plusieurs élément(s) saillant(s), la tige pivot 14 est alors munie d’encoches radiales 14a, adaptées pour recevoir les éléments saillants 23. Ces encoches radiales 14a sont, par exemple, d’une forme complémentaire de celle des éléments saillants. Dans l’exemple A de la figure 3 où les éléments saillants 23 sont de section rectangulaire, les encoches radiales 14a se présentent sous la forme de rainures de sections rectangulaires. Dans l’exemple B de la figure 3 où les éléments saillants 23 sont semi-cylindriques, les encoches radiales 14a se présentent sous la forme de rainures de sections semi-circulaire. Une vue en coupe de la bague amortissante 20 montée sur la tige pivot 14 est représentée sur la partie A de la figure 5, avec quatre éléments saillants 23 de section rectangulaire, engagés dans quatre encoches 14a de forme rectangulaire de la tige pivot 14. Une autre vue en coupe de la bague amortissante 20 montée sur la tige pivot 14 est représentée sur la partie B de la figure 5, avec trois éléments saillants 23 de section semi-circulaire, engagés dans trois encoches 14a de forme semi-circulaire de la tige pivot 14. [0032] Selon certains modes de réalisation, l’anneau rigide 21 peut être en bronze ou en acier. Selon d’autres modes de réalisation, l’anneau rigide 21 peut être en titane. En effet, le titane présente l’avantage de conserver ses caractéristiques mécaniques à une température élevée (jusqu'à environ 600°C), tout en étant léger. Selon une variante, l’anneau rigide 21 peut comporter, sur la paroi extérieure de la fine tôle, un revêtement, par exemple un carbure de tungstène ou un vernis lubrifiant graphite, qui permet d’améliorer le frottement entre la douille et la bague.
[0033] L’anneau rigide 21 , par exemple en titane, est ainsi compatible avec le matériau de la douille 10 ; il est, en particulier, apte à résister aux frottements avec ladite douille tout en résistant à un environnement chaud (environ 500°-600°C). L’anneau rigide 21 peut ainsi assurer la rotation de la tige pivot de l’aube de VSV au sein de la douille.
[0034] Dans un mode de réalisation préféré, le matériau de la pièce cylindrique creuse 22 est un matériau viscoélastique adapté pour amortir les vibrations ou dissiper de l’énergie mécanique et résister à des températures de fonctionnement élevées. Ce matériau viscoélastique peut être choisi, par exemple, en fonction de la température ambiante. À de faibles températures (jusqu’à environ 250°C à 300°C), le matériau viscoélastique peut être un élastomère silicone (type RTV ou écolyte) ou un fluoroélastomère ou encore un perfluoroélastomère qui ont l’avantage d’être relativement peu coûteux. À haute température (c'est-à-dire au-delà de 300°C), le matériau viscoélastique peut être du CNT (Carbon Nanotube, en termes anglo- saxons). Le CNT est un matériau fabriqué à partir d'un réseau de nanotubes de carbone à double ou triple parois, interconnectés entre eux de manière aléatoire. Ce matériau est donc particulièrement léger, tout en présentant une résistance mécanique remarquablement élevée (avec un module de Young théorique compris entre 1 et 1 ,5 TPa), notamment dans le sens longitudinal, ses propriétés étant maintenues dans un intervalle thermique étendu, compris entre environ -196° et 1000°C. Du fait de sa structure, le CNT est également apte à conserver sa souplesse et retrouver sa forme initiale après plusieurs déformations.
[0035] Ainsi, sous l’effet des vibrations de niveau élevé, la pièce cylindrique creuse 22 en matériau viscoélastique est capable successivement de se déformer puis de reprendre sa forme initiale, ce qui lui permet d’absorber au moins partiellement l’énergie des vibrations. La pièce cylindrique creuse 22 est ainsi apte à amortir les vibrations engendrées au sein de l’aube de VSV.
[0036] L’homme du métier comprendra donc qu’avec son anneau rigide, par exemple en tôle fine, et sa pièce cylindrique creuse, par exemple en matériau viscoélastique, la bague amortissante 20 est capable d’amortir les vibrations au sein du palier d’aube tout en permettant la rotation de la tige pivot 14, 17 à l’intérieur de la douille 10, 11.
[0037] L’homme du métier comprendra également qu’une bague amortissante telle que décrite précédemment peut être montée autour de la tige pivot, au niveau de chaque palier de l’aube de VSV. Une bague amortissante 20 peut donc être montée dans le palier haut 5 et/ou dans le palier bas 4, autour de la tige pivot supérieure 14 et/ou de la tige pivot inférieure 17, d’une aube de VSV.
[0038] Bien que décrit à travers un certain nombre d'exemples, variantes et modes de réalisation, la bague amortissante selon l’invention, le palier d’aube et l’aube de VSV comprennent divers variantes, modifications et perfectionnements qui apparaîtront de façon évidente à l'homme du métier, étant entendu que ces variantes, modifications et perfectionnements font partie de la portée de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS
[Revendication 1] Palier (4, 5) pour pivot d’aube de redresseur à calage variable de turbomachine monté dans un alésage d’un carter (3) de la turbomachine et comportant une douille (10) solidaire dudit alésage et permettant une rotation d’une tige pivot (14) au sein du carter, caractérisé en ce qu’il comporte en outre une bague (20) montée solidaire de la tige pivot (14) à l’intérieur de la douille (10), ladite bague comportant une partie extérieure (21) assurant la rigidification de la bague et une partie intérieure (22) solidaire de la partie extérieure et assurant une fonction d’amortissement.
[Revendication 2] Palier selon la revendication 1 , caractérisée en ce que la partie extérieure de la bague comporte un anneau rigide (21), en particulier en tôle, et la partie intérieure comporte une pièce cylindrique creuse formée dans un matériau souple par rapport au matériau de l’anneau rigide.
[Revendication 3] Palier selon la revendication 2, caractérisée en ce que le matériau de la pièce cylindrique creuse est un matériau viscoélastique (22).
[Revendication 4] Palier selon la revendication 3, caractérisée en ce que le matériau viscoélastique est du CNT.
[Revendication 5] Palier selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que l’anneau rigide (21) est en titane.
[Revendication 6] Palier selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la partie extérieure et la partie intérieure sont solidarisées par collage ou surmoulage.
[Revendication 7] Palier selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu’elle comporte au moins un moyen de solidarisation interne (23) apte à solidariser ladite bague (20) avec une tige pivot (14) du pivot d’aube de redresseur à calage variable.
[Revendication 8] Palier selon la revendication 7 et l’une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisée en ce que le moyen de solidarisation interne comporte au moins un élément saillant (23) formé dans le matériau de la pièce cylindrique creuse (22) et s’étendant axialement sur une partie au moins de la hauteur de ladite pièce cylindrique creuse (22).
[Revendication 9] Aube de redresseur à calage variable (1) de turbomachine, comportant un tourillon (15) de fixation d’une biellette de commande du calage de l’aube et au moins une tige pivot (14) destinée à être montée à l’intérieur d’un carter (3) de la turbomachine, caractérisée en ce qu’elle comporte en outre un palier selon l’une quelconque des revendications 1 à 8.
[Revendication 10] Aube de redresseur selon la revendication 9, caractérisée en ce que la tige pivot (14) comporte au moins une encoche radiale (14a) adaptée pour recevoir un élément saillant (23) de la bague (20) selon la revendication 8. [Revendication 11] Aube de redresseur selon la revendication 9 ou 10, caractérisée en ce que la bague (20) comporte une hauteur comprise entre approximativement la hauteur de la douille (10) et la hauteur du pivot d’aube de redresseur à calage variable. [Revendication 12] Turbomachine comportant des aubes de redresseur selon l’une quelconque des revendications 9 à 11 .
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