EP4677202A1 - Dispositif de guidage pour une turbomachine d'aeronef - Google Patents

Dispositif de guidage pour une turbomachine d'aeronef

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EP4677202A1
EP4677202A1 EP24712118.9A EP24712118A EP4677202A1 EP 4677202 A1 EP4677202 A1 EP 4677202A1 EP 24712118 A EP24712118 A EP 24712118A EP 4677202 A1 EP4677202 A1 EP 4677202A1
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EP
European Patent Office
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guide shoe
guide
shoe
studs
control ring
Prior art date
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Pending
Application number
EP24712118.9A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Rémy LE GALL
Daniele CACCIAPUOTI
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Safran Aircraft Engines SAS
Original Assignee
Safran Aircraft Engines SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Safran Aircraft Engines SAS filed Critical Safran Aircraft Engines SAS
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Pending legal-status Critical Current

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    • F05D2300/43—Synthetic polymers, e.g. plastics; Rubber
    • F05D2300/432—PTFE [PolyTetraFluorEthylene]

Definitions

  • TITLE GUIDE DEVICE FOR AN AIRCRAFT TURBOMACHINE
  • the present invention relates to the general field of aeronautics. It relates more particularly to a guidance device for an aircraft turbomachine, an aircraft turbomachine comprising one or more guidance devices, and a method of manufacturing this device.
  • the technical background includes in particular documents US-A1- 2014/050567, US-A1 -2012/195755, US-A1 -2009/038739 and US-A1- 2004/062641.
  • guiding device means a device capable of guiding a moving element, in particular by sliding or friction. The element is thus intended to slide or rub on the guiding device during its movements.
  • a turbomachine can comprise different types of guide devices.
  • guide devices for guiding a control ring for a VBV system (acronym for Variable Bleed Valve) or for a VSV system (acronym for Variable Stator Valve).
  • a control ring extends around an annular casing of the turbomachine and guide devices are fixed to the casing and serve to guide the control ring during its movements around and/or along the casing.
  • control ring In a VBV system, the control ring is connected to discharge valves. In a VSV system, the control ring is connected to variable pitch stator vanes.
  • the invention relates to a guiding device comprising a metal body and a shoe guide glued to the metal body and on which the movable element such as the control ring is able to slide.
  • the metal body is generally fixed to a casing and comprises at least one fixing lug comprising an orifice configured to receive a screw or the like.
  • the guide shoe is made of a plastic material and is glued to the body. This shoe has a free sliding guide surface.
  • the control ring is made to slide on the guide shoe during its movements.
  • the shoe facilitates the sliding of the ring and ensures, thanks to a relatively low coefficient of friction, good sliding with the ring.
  • This guiding device technology is relatively simple, inexpensive and fulfills its role.
  • experience in use has demonstrated a limitation of use concerning the guiding shoe.
  • the innovation aims to provide a solution to resolve this technical problem and provide a more reliable solution than the current solution.
  • the invention relates to a guidance device for an aircraft turbomachine, comprising: - a metal body comprising at least one fixing lug comprising an orifice configured to receive a screw or the like, this metal body comprising a first surface,
  • a guide shoe which is made of a plastic or composite material, this shoe comprising a first surface glued to said first surface of the body and a second opposite surface which is free and which is configured to form a sliding guide surface, characterized in that said metal body comprises through holes which open onto the first surface of the body, and in that said guide shoe comprises studs which project from said first surface of the shoe and which are engaged and crimped respectively in the holes of said body.
  • the guide shoe of the guide device according to the invention is crimped onto the body in addition to being glued thereto. There is therefore a double fixing of the shoe on the body which greatly limits the risk of one becoming detached from the other. Even in the event of the shoe becoming detached, the guide shoe remains secured to the body thanks to the crimping. This crimping is obtained thanks to studs present on the shoe and engaged in holes in the body.
  • the guidance device according to the invention may also comprise one or more of the following features, taken alone or in combination with each other:
  • each of the studs passes through one of said holes and comprises a free end deformed by crimping and bearing on a second surface of the body opposite its first surface;
  • each stud has a diameter or transverse dimension greater than the diameter or transverse dimension of the remainder of that stud and of the hole crossed by that stud;
  • the guide shoe is made of PTFE
  • the number of plots is between 3 and 10; this number is for example chosen according to the space available;
  • the guide shoe is formed from a single piece with its studs
  • the guide shoe is in the form of a flat or curved plate comprising two main surfaces, the studs projecting from one of these main surfaces which form said second surface of the shoe, and the other of these main surfaces forming the first surface of the shoe;
  • each of the studs has a length greater than a length or depth of the holes so that the free end of each of the studs protrudes from the hole crossed by this stud.
  • the present invention also relates to an aircraft turbomachine, comprising an annular casing, a control ring extending around the casing, and guide devices as described above which are fixed to the casing and interposed between the casing and the control ring, the control ring being able to slide on the guide surfaces of the devices.
  • the housing comprises through openings for the passage of gas, and the control ring is connected to discharge valves moved by the control ring from a first position for closing these openings to a position for releasing these openings.
  • the present invention also relates to a method of manufacturing a device as described above, in which it comprises the following steps: a) producing the metal body and the guide shoe, this guide shoe comprising studs projecting on its first surface which have a constant diameter or transverse dimension over their entire length, b) gluing the first surface of the body and/or the first surface of the guide shoe, c) mounting the guide shoe on the body by engaging the studs of the guide shoe in the holes of the body and by applying the first surface of the guide shoe to the first surface of the body, and (d) crimping the studs so that their free ends have a diameter or transverse dimension greater than the diameter or transverse dimension of the remainder of these studs.
  • the method according to the invention may also comprise one or more of the following characteristics, taken alone or in combination with each other:
  • the method comprises, between steps a) and b), a step i) of shaping and in particular of curving the guide shoe;
  • step d) is carried out by heating and melting the free ends of the pads
  • step d) is carried out by applying a distal end of a heating tool, such as a soldering iron, to the free end of each of the pads, this distal end comprising a flat surface which is intended to bear on the body and which comprises a cylindrical housing for receiving this free end;
  • a heating tool such as a soldering iron
  • the distal end has a generally cylindrical shape
  • each of the studs has a length which extends beyond the hole which it passes through, which is greater than a depth of said housing;
  • said housing has an internal diameter which is greater than the diameter of the pads before step d).
  • Figure 1 is a schematic axial sectional view of an aircraft turbomachine
  • Figure 2 is a half schematic view in axial section of a compressor and an intermediate casing of an aircraft turbomachine, this intermediate casing being equipped with a VBV system;
  • FIG. 3 is an enlarged schematic view of the VBV system of Figure 2;
  • FIG. 4 is a schematic perspective view of a VBV system for an aircraft turbomachine
  • Figure 5 is a schematic perspective view of a guidance device according to one embodiment of the invention
  • Figure 6 is a schematic front view of the metal body of the guide device of Figure 5;
  • Figure 7 is a schematic perspective view of the metal body of the guide device of Figure 5;
  • Figure 8 is a schematic perspective view of the guide shoe of the guide device of Figure 5, before assembly or bending;
  • Figure 9 is a schematic side view of the guide shoe of the guide device of Figure 5, after assembly or bending and before crimping;
  • Figure 10 is a schematic front view and in transparency of the guide device of Figure 5, after a step of mounting the guide shoe on the metal body;
  • FIG. 11 is a schematic perspective view of the guide device of Figure 5, after the step of mounting the guide shoe on the metal body;
  • FIG. 12 Figure 12 is a partial schematic perspective view of the guide device of Figure 5 and a crimping tool, and illustrates another step in the manufacture of this device;
  • Figure 13 is a schematic perspective view of the tool of Figure 12;
  • Fig. 14 is a schematic sectional view of a guide device and a heating crimping tool, and illustrates a step in manufacturing the device;
  • Figure 15 is a schematic perspective and transparent view of a guiding device, after the crimping step.
  • upstream is defined in relation to the circulation of gases in a turbomachine and here along the longitudinal axis X (and even from left to right in FIG. 1) of this turbomachine.
  • radial is defined relative to a radial axis Y perpendicular to the longitudinal axis X and with respect to the distance from the longitudinal axis X.
  • FIG. 1 is a schematic axial sectional view of a dual-flow or dual-spool turbomachine 10, such a turbomachine generally comprises, from upstream to downstream in the direction of gas flow, a low-pressure compressor 12, a high-pressure compressor 14, an annular combustion chamber 16, a high-pressure turbine 18 and a low-pressure turbine 20, which define a flow path for a primary gas flow F1.
  • the rotor of the high-pressure turbine 18 is integral with the rotor of the high-pressure compressor 14 so as to form a high-pressure body
  • the rotor of the low-pressure turbine 20 is integral with the rotor of the low-pressure compressor 12 so as to form a low-pressure body.
  • the rotor of each turbine drives the rotor of the associated compressor in rotation about the longitudinal axis 24 of the turbomachine under the effect of the thrust of the gases coming from the combustion chamber 16.
  • an intermediate casing 26 is usually interposed between the low pressure compressor 12, located upstream, and the high pressure compressor 14, located downstream.
  • the intermediate casing 26 has a generally annular shape.
  • the intermediate casing 26 In the case of dual-flow turbomachines, which comprise a fan 28 shrouded by a nacelle 30 to generate a secondary flow F2, the intermediate casing 26 generally comprises arms 34 crossing the flow path of this secondary flow F2.
  • FIG. 2 illustrates a simplified view of an intermediate casing 26 on which discharge valves 48 are mounted at the hub 36 of the intermediate casing 26.
  • This hub 36 comprises two coaxial annular shells, respectively internal 38 and external 44, and two radial walls or flanges, respectively upstream 40 and downstream 42, connecting the internal 38 and external 44 shells.
  • the internal shell 38 delimits the external part relative to the axis 24 of the primary flow space, or primary vein, of the primary flow F1 of the turbomachine.
  • this hub 36 is equipped with an annular row of discharge valves 48, one of which is visible in section in FIG. 2.
  • This figure shows more specifically the door 50 of the valve 48, which is pivotally mounted about an axis 51, so as to be movable between an open position and a closed position of a corresponding opening 60 formed in the internal ferrule 38 of the hub 36.
  • Each of the discharge air inlet openings 60 is associated with a discharge valve 48 intended for regulating the flow rate of the high pressure compressor 14.
  • a system for controlling the opening and closing of the discharge valves 48 is more visible in FIG. 3 and comprises a control ring 62 for controlling the opening and closing of the discharge valves 48 depending on the operating conditions of the turbomachine.
  • This ring 62 is centered on the longitudinal axis 24 of the turbomachine 10 and placed in the space located outside the shell 38.
  • the movement of the control ring 62 is carried out by actuators (not shown) which are also located outside the shell 38.
  • the rotation of the control ring 62 actuates actuating devices driving the discharge doors 50.
  • An actuating device is associated with each discharge door 50 and comprises a connecting rod 64, one end of which is connected to the discharge door 50 and an opposite end of which is connected by a bell crank 66 to the control ring 62, so as to transform the movement of the ring 62 around and/or along the axis 24 into a pivoting and opening/closing movement of the door 50.
  • Each bell crank 66 is articulated around a substantially radial axis.
  • the opening of each valve 48 causes the discharge of an air flow (arrow 52 in dotted lines in figure 2) into the annular space delimited by the ferrules 38, 44 and the radial walls 40, 42.
  • the downstream radial wall 42 delimits, for its part, the internal part relative to the axis X of the flow space in the secondary vein, of the secondary flow F2.
  • the wall 42 comprises an annular row of orifices 54 for the passage of the discharge air flow 52, downstream.
  • discharge ducts 56 are mounted downstream of the intermediate casing 26 and are each intended to guide an air flow 52 caused by the opening of a discharge valve 48, the air flow being guided from the outlet of the orifices 54 to the flow vein of the secondary flow F2.
  • Figures 3 and 4 show devices 70 for guiding the control ring 62 during its movements.
  • the guide devices 70 are fixed to the intermediate casing 26 and in particular to the internal ferrule 38 in the example shown.
  • the guide devices 70 are interposed between the ferrule 38 and the ring 62 which can slide on the guide devices 70 during its movements.
  • FIGS 5 et seq. illustrate an embodiment of a guidance device 70 according to the invention.
  • This guide device 70 essentially comprises two parts or two pieces, namely a metal body 72 and a guide shoe 74 attached and glued to the metal body 72.
  • the metal body 72 is shown alone in Figures 6 and 7.
  • the metal body 72 is fixed to the casing 26 by means of screws or the like such as bolts or rivets. It therefore comprises one or more orifices 75 for the passage of these screws or the like.
  • the holes 75 may be formed in one or more fixing lugs 76 of the body 72.
  • the body 72 comprises a generally rectangular plate having two parallel long sides and two parallel short sides.
  • Two L-shaped legs 78 project from a first of these long sides, and the other long side comprises a flange 80 or is folded to form a leg 76, which extends over the entire length of this long side.
  • Each of the legs 78 comprises an orifice 75 and the flange 80 comprises two orifices 75.
  • Each of the short sides may further comprise stiffeners 82 as visible in the drawings.
  • the body 72 comprises two opposite surfaces 72a, 72b.
  • these surfaces 72a, 72b are those of the aforementioned plate and each have a generally rectangular shape.
  • These surfaces 72a, 72b are advantageously smooth and can be flat or slightly curved. In the latter case, the surface 72a is convexly curved and the surface 72b is concavely curved.
  • the body 72 includes through holes 84 which here open onto the surfaces 72a, 72b.
  • the number of holes 84 is here three although this number is not limiting.
  • the 84 holes are not aligned along the same line here.
  • the guide shoe 74 is shown alone in Figures 8 and 9.
  • the guide shoe 74 is fixed to the metal body 72 by gluing and crimping.
  • the guide shoe 74 is glued to the surface 72a of the body 72 and partially or completely covers this surface 72a.
  • the guide shoe 74 comprises a generally rectangular plate having two parallel large sides and two parallel small sides.
  • the dimensions of the plate of the shoe 74 are preferably identical or close to those of the plate of the body 72.
  • the guide shoe 74 comprises two opposite surfaces 74a, 74b.
  • these surfaces 74a, 74b are those of the aforementioned plate and each have a generally rectangular shape.
  • These surfaces 74a, 74b are advantageously smooth and can be flat or slightly curved. In the latter case, the surface 74a is convexly curved and the surface 74b is concavely curved (see FIG. 9).
  • the surface 74a is intended to remain free and forms the sliding surface of the control ring 62 in the aforementioned application.
  • Surface 74b is intended to be bonded to surface 72a of the body and to cover it.
  • the guide shoe 74 comprises projecting studs 86 which are intended to be engaged and crimped in the holes 84 of the metal body 72.
  • the studs 86 project from the surface 74b of the shoe 74.
  • the studs 86 have positions and dimensions that allow them to be engaged in the holes. It is therefore understood that, in the example shown, the studs 86 are three in number and are not aligned.
  • the studs 86 may have a generally cylindrical shape before crimping, they thus each have a constant diameter D1 over their entire length L1.
  • the length L1 of the studs is preferably greater than the thickness E1 of the body 72 and in particular of its plate so that the studs 86 of the shoe 74 completely pass through the holes 84 of the body 72.
  • the guide shoe 74 is preferably made of PTFE (polytetrafluoroethylene).
  • Figures 10 to 14 illustrate steps of a manufacturing method according to the invention and Figure 15 illustrates the guide device 70 obtained at the end of this method.
  • each of the studs 86 passes through one of the holes 84 and comprises a free end deformed by crimping and bearing on the surface 72b of the body 72.
  • the free end is preferably deformed by melting the material of the guide shoe 74.
  • the deformed free end of each stud 86 has a diameter D2 greater than the diameter D1 of the remainder of this stud 86 and of the hole 84 passed through by this stud, which ensures the retention of the guide shoe 74 with respect to the metal body 72.
  • the method comprises a first step a) of producing the metal body 72 and the guide shoe 74.
  • the metal body 72 is for example made by casting or by machining.
  • the guide shoe 74 is for example made by molding.
  • the holes 84 can be obtained directly during the manufacture of the body 74, or afterwards for example by drilling.
  • the method may comprise a following step i) of shaping the guide shoe 72.
  • This shaping is preferably a folding or curvature of the guide shoe 74 and in particular of its plate, as illustrated in FIG. 9, so that it has a curvature similar to that of the body 72 and in particular of its surface 72a.
  • the method comprises a second step b) of gluing the surface 72a of the body 72 and/or the surface 74b of the pad 74.
  • the glue is for example of the epoxy or polyurethane type although this is not limiting.
  • the method comprises a third step c) of mounting the guide shoe 74 on the body 72 by engaging the studs 86 of the guide shoe 74 in the holes 84 of the body 72 and by applying the surface 74b of the guide shoe 74 to the surface 72a of the body 72.
  • the assembly illustrated in FIGS. 10 and 11 is then obtained in which the free ends of the studs 86 preferably project from the surface 72b of the body.
  • the method comprises a fourth step d) of crimping the pads 86 so that their free ends have a diameter D2 greater than the diameter D1 of the rest of these pads.
  • Step d) is preferably carried out by heating and melting the free ends of the pads 86. Alternatively, it could be carried out by plastic deformation of these free ends.
  • step d) can be carried out by applying a distal end 90a of a heating tool 90, such as a soldering iron, to the free end of each of the pads 86.
  • a heating tool 90 such as a soldering iron
  • the distal end 90a preferably comprises a flat surface 92 which is intended to bear on the surface 72b of the body 72 and which comprises a cylindrical housing 94 for receiving the free end of the pad 96.
  • the distal end 90a has a generally cylindrical shape and the flat surface 92 is circular or annular, the housing 94 being centered on this surface 92.
  • step d) the free end of the stud 86 is engaged in the housing 94 and is heated beyond the melting point (approximately 327°C for PTFE) of the material of the pad 74.
  • the tool 90 is moved until its surface 92 bears on the body 72 so as to fold the softened material onto the surface 72b of the body and thus deform the free end of the stud 86.
  • the depth P1 of the housing 94 is preferably less than the length L2 of each stud 86 which projects from the surface 72b of the body. After crimping, the length L2' of each stud which projects from the surface 72b is substantially equal to the depth P1 of the housing 94.
  • the diameter D3 of the housing 94 is preferably greater than the diameter D1 of the pad 86 before crimping. After crimping, the free end of the pad has a diameter D2 equivalent to the diameter D3 of the housing 94.

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Abstract

Dispositif de guidage (70) pour une turbomachine d'aéronef, comportant : - un corps métallique (72) comportant au moins une patte de fixation (76) comprenant un orifice (74) configuré pour recevoir une vis ou analogue, - un patin de guidage (74) qui est réalisé dans un matériau plastique ou composite, ce patin (74) comportant une première surface (74b) collée sur une première surface (72a) du corps (72) et une seconde surface (74a) opposée qui est libre et qui est configurée pour former une surface de guidage par glissement, caractérisé en ce que ledit corps métallique (72) comprend des trous (84) (traversants qui débouchent sur la première surface (72a) du corps (72), et en ce que ledit patin de guidage (74) comprend des plots (86) qui sont en saillie sur ladite première surface (84b) du patin (84) et qui sont engagés et sertis respectivement dans les trous (84) dudit corps (72).

Description

DESCRIPTION
TITRE : DISPOSITIF DE GUIDAGE POUR UNE TURBOMACHINE D’AERONEF
Domaine technique de l'invention
La présente invention concerne le domaine général de l’aéronautique. Elle vise plus particulièrement un dispositif de guidage pour une turbomachine d’aéronef, une turbomachine d’aéronef comportant un ou plusieurs dispositifs de guidage, et un procédé de fabrication de ce dispositif.
Arrière-plan technique
L’arrière-plan technique comprend notamment les documents US-A1- 2014/050567, US-A1 -2012/195755, US-A1 -2009/038739 et US-A1- 2004/062641 .
Dans la présente demande, on entend par dispositif de guidage un dispositif apte à guider un élément mobile en particulier par glissement ou frottement. L’élément est ainsi destiné à glisser ou frotter sur le dispositif de guidage lors de ses mouvements.
Une turbomachine peut comprendre différents types de dispositifs de guidage. On connaît par exemple des dispositifs de guidage d’un anneau de commande pour un système VBV (acronyme de l’anglais Variable Bleed Valve) ou pour un système VSV (acronyme de l’anglais Variable Stator Valve).
Un anneau de commande s’étend autour d’un carter annulaire de la turbomachine et des dispositifs de guidage sont fixés sur le carter et servent à guider l’anneau de commande lors de ses mouvements autour et/ou le long du carter.
Dans le cadre d’un système VBV, l’anneau de commande est relié à des vannes de décharge. Dans le cadre d’un système VSV, l’anneau de commande est relié à des aubes de stator à calage variable.
Bien que la description qui suit détaille un système VBV, l’invention n’est pas limitée à cette application.
Parmi les technologies existantes de dispositifs de guidage, l’invention concerne un dispositif de guidage comportant un corps métallique et un patin de guidage collé sur le corps métallique et sur lequel l’élément mobile tel que l’anneau de commande est apte à glisser.
Le corps métallique est fixé en général sur un carter et comporte au moins une patte de fixation comprenant un orifice configuré pour recevoir une vis ou analogue.
Le patin de guidage est réalisé dans un matériau plastique et est collé sur le corps. Ce patin comporte une surface libre de guidage par glissement.
L’anneau de commande est amené à glisser sur le patin de guidage lors de ses déplacements. Le patin facilite le glissement de l’anneau et assure, grâce à un coefficient de frottement relativement faible, un bon glissement avec l’anneau.
Cette technologie de dispositif de guidage est relativement simple, peu coûteuse et rempli son rôle. Cependant, l’expérience en utilisation a démontré une limite d’utilisation concernant le patin de guidage.
Il existe en effet un risque que le patin de guidage se décolle et se désolidarise du corps, ce qui pourrait entraîner la perte du patin de guidage dans le moteur. En effet, les mouvements relatifs entre l’anneau et le patin de guidage génèrent des efforts de cisaillement à l’interface entre le patin et le corps qui finissent par provoquer la décohésion partielle puis totale du patin de guidage. A ce jour, du fait de la faible accessibilité des dispositifs, le décollement des patins de guidage constaté sous aile ne peut être réparé à ce niveau d’inspection. Ainsi, lorsque des décollements excèdent les critères admissibles, il y a perte d’appui de l’anneau sur le dispositif de guidage, ce qui risque de modifier la synchronisation de la cinématique et donc d’impacter l’ouverture et la fermeture des vannes. Le dispositif de guidage doit alors être déposé pour réparation.
L’innovation vise à proposer une solution permettant de résoudre ce problème technique et d’apporter une solution plus fiable que la solution actuelle.
Résumé de l’invention
L'invention concerne un dispositif de guidage pour une turbomachine d’aéronef, comportant : - un corps métallique comportant au moins une patte de fixation comprenant un orifice configuré pour recevoir une vis ou analogue, ce corps métallique comportant une première surface,
- un patin de guidage qui est réalisé dans un matériau plastique ou composite, ce patin comportant une première surface collée sur ladite première surface du corps et une seconde surface opposée qui est libre et qui est configurée pour former une surface de guidage par glissement, caractérisé en ce que ledit corps métallique comprend des trous traversants qui débouchent sur la première surface du corps, et en ce que ledit patin de guidage comprend des plots qui sont en saillie sur ladite première surface du patin et qui sont engagés et sertis respectivement dans les trous dudit corps. Le patin de guidage du dispositif de guidage selon l’invention est serti sur le corps en plus d’y être collé. Il y a donc une double fixation du patin sur le corps ce qui limite fortement le risque de désolidarisation de l’un vis-à-vis de l’autre. Même en cas de décollage du patin, le patin de guidage reste solidaire du corps grâce au sertissage. Ce sertissage est obtenu grâce à des plots présents sur le patin et engagés dans des trous du corps.
Le dispositif de guidage selon l’invention peut également comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison les unes avec les autres :
- chacun des plots traverse un desdits trous et comprend une extrémité libre déformée par sertissage et prenant appui sur une seconde surface du corps opposée à sa première surface ;
- l’extrémité libre est déformée par fusion dudit matériau du patin de guidage ;
- l’extrémité libre déformée de chaque plot a un diamètre ou une dimension transversale supérieure au diamètre ou à la dimension transversale du reste de ce plot et du trou traversé par ce plot ;
- le patin de guidage est en PTFE ;
- le nombre de plots est compris entre 3 et 10 ; ce nombre est par exemple choisi en fonction de la place disponible ;
- le nombre de plots est de trois ou quatre :
-- les plots sont non alignés ;
-- les plots sont alignés deux à deux ; - le patin a une forme incurvée ou cintrée ;
-- le patin de guidage est formé d’une seule pièce avec ses plots ;
-- le patin de guidage se présente sous la forme d’une plaque plane ou courbée comportant deux surfaces principales, les plots étant en saillie sur l’une de ces surfaces principales qui forment ladite seconde surface du patin, et l’autre de ces surfaces principales formant la première surface du patin ;
-- chacun des plots a une longueur supérieure à une longueur ou profondeur des trous de façon à ce que l’extrémité libre de chacun des plots dépasse du trou traversé par ce plot.
La présente invention concerne également une turbomachine d’aéronef, comportant un carter annulaire, un anneau de commande s’étendant autour du carter, et des dispositifs de guidage tels que décrits dans ce qui précède qui sont fixés sur le carter et intercalés entre le carter et l’anneau de commande, l’anneau de commande étant apte à glisser sur les surfaces de guidage des dispositifs.
Dans un mode de réalisation de l’invention, le carter comprend des ouvertures traversantes de passage de gaz, et l’anneau de commande est relié à des vannes de décharge déplacées grâce à l’anneau de commande depuis une première position d’obturation de ces ouvertures jusqu’à une position de libération de ces ouvertures.
La présente invention concerne encore un procédé de fabrication d’un dispositif tel que décrit ci-dessus, dans lequel il comprend les étapes suivantes : a) réaliser le corps métallique et le patin de guidage, ce patin de guidage comprenant des plots en saillie sur sa première surface qui ont un diamètre ou une dimension transversale constant sur toute leur longueur, b) encoller la première surface du corps et/ou la première surface du patin de guidage, c) monter le patin de guidage sur le corps en engageant les plots du patin de guidage dans les trous du corps et en appliquant la première surface du patin de guidage sur la première surface du corps, et d) sertir les plots de façon à ce que leurs extrémités libres aient un diamètre ou une dimension transversale supérieur au diamètre ou à la dimension transversale du reste de ces plots.
Le procédé selon l’invention peut également comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison les unes avec les autres :
- le procédé comprend, entre les étapes a) et b), une étape i) de mise en forme et en particulier de courbure du patin de guidage ;
- l’étape d) est réalisée par chauffage et fusion des extrémités libres des plots ;
- l’étape d) est réalisée en appliquant une extrémité distale d’un outil de chauffage, tel qu’un fer à souder, sur l’extrémité libre de chacun des plots, cette extrémité distale comportant une surface plane qui est destinée à prendre appui sur le corps et qui comprend un logement cylindrique de réception de cette extrémité libre ;
-- l’extrémité distale a une forme générale cylindrique ;
-- avant l’étape d), chacun des plots a une longueur qui dépasse du trou qu’il traverse, qui est supérieure à une profondeur dudit logement ;
-- ledit logement a un diamètre interne qui est supérieur au diamètre des plots avant l’étape d).
Brève description des figures
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels :
[Fig.1] la figure 1 est une vue schématique en coupe axiale d’une turbomachine d’aéronef ;
[Fig. 2] la figure 2 est une demi vue schématique en coupe axiale d’un compresseur et d’un carter intermédiaire d’une turbomachine d’aéronef, ce carter intermédiaire étant équipé d’un système VBV ;
[Fig. 3] la figure 3 est une vue schématique à plus grande échelle du système VBV de la figure 2 ;
[Fig. 4] la figure 4 est une vue schématique en perspective d’un système VBV pour une turbomachine d’aéronef ; [Fig. 5] la figure 5 est une vue schématique en perspective d’un dispositif de guidage selon un mode de réalisation de l’invention ;
[Fig. 6] la figure 6 est une vue schématique de face du corps métallique du dispositif de guidage de la figure 5 ;
[Fig. 7] la figure 7 est une vue schématique en perspective du corps métallique du dispositif de guidage de la figure 5 ;
[Fig. 8] la figure 8 est une vue schématique en perspective du patin de guidage du dispositif de guidage de la figure 5, avant montage ou cintrage ;
[Fig. 9] la figure 9 est une vue schématique de côté du patin de guidage du dispositif de guidage de la figure 5, après montage ou cintrage et avant sertissage ;
[Fig. 10] la figure 10 est une vue schématique de face et en transparence du dispositif de guidage de la figure 5, après une étape de montage du patin de guidage sur le corps métallique ;
[Fig. 11] la figure 11 est une vue schématique en perspective du dispositif de guidage de la figure 5, après l’étape de montage du patin de guidage sur le corps métallique ;
[Fig. 12 la figure 12 est une vue schématique partielle en perspective du dispositif de guidage de la figure 5 et d’un outil de sertissage, et illustre une autre étape de fabrication de ce dispositif ;
[Fig. 13] la figure 13 est une vue schématique en perspective de l’outil de la figure 12 ;
[Fig. 14] la figure 14 est une vue schématique en coupe d’un dispositif de guidage et d’un outil de sertissage par chauffage, et illustre un étape de fabrication du dispositif ; et
[Fig. 15] la figure 15 est une vue schématique en perspective et en transparence d’un dispositif de guidage, après l’étape de sertissage.
Description détaillée de l'invention
Dans la présente invention, et de manière générale, les termes « amont », « aval » « axial » et « axialement » sont définis par rapport à la circulation des gaz dans une turbomachine et ici suivant l’axe longitudinal X (et même de gauche à droite sur la figure 1 ) de cette turbomachine. De même, les termes « radial », « interne » et « externe » sont définis par rapport à un axe radial Y perpendiculaire à l’axe longitudinal X et au regard de l’éloignement par rapport à l’axe longitudinal X.
Comme l'illustre la figure 1 qui est une vue schématique en coupe axiale d'une turbomachine à double flux ou double corps 10, une telle turbomachine comporte en général, de l'amont vers l'aval selon la direction d'écoulement des gaz, un compresseur basse pression 12, un compresseur haute pression 14, une chambre annulaire de combustion 16, une turbine haute pression 18 et une turbine basse pression 20, qui définissent une veine d’écoulement d’un flux primaire de gaz F1.
Le rotor de la turbine haute pression 18 est solidaire du rotor du compresseur haute pression 14 de manière à former un corps haute pression, tandis que le rotor de la turbine basse pression 20 est solidaire du rotor du compresseur basse pression 12 de manière à former un corps basse pression. Le rotor de chaque turbine entraîne le rotor du compresseur associé en rotation autour de l’axe longitudinal 24 de la turbomachine sous l'effet de la poussée des gaz provenant de la chambre de combustion 16.
Dans une telle turbomachine 10, un carter intermédiaire 26 est habituellement interposé entre le compresseur basse pression 12, situé en amont, et le compresseur haute pression 14, situé en aval. Le carter intermédiaire 26 a une forme générale annulaire.
Dans le cas des turbomachines à double flux, qui comprennent une soufflante 28 carénée par une nacelle 30 pour générer un flux secondaire F2, le carter intermédiaire 26 comporte en général des bras 34 traversant la veine d'écoulement de ce flux secondaire F2.
La figure 2 illustre une vue simplifiée d’un carter intermédiaire 26 sur lequel des vannes de décharge 48 sont montées au niveau du moyeu 36 du carter intermédiaire 26. Ce moyeu 36 comporte deux viroles annulaires coaxiales, respectivement interne 38 et externe 44, et deux parois radiales ou flasques, respectivement amont 40 et aval 42, reliant les viroles interne 38 et externe 44. La virole interne 38 délimite la partie externe par rapport à l’axe 24 de l’espace d’écoulement primaire, ou veine primaire, du flux primaire F1 de la turbomachine. Par ailleurs, ce moyeu 36 est équipé d'une rangée annulaire de vannes de décharge 48, dont l'une est visible en coupe sur la figure 2. Sur cette figure apparaît plus spécifiquement la porte 50 de la vanne 48, qui est montée pivotante autour d'un axe 51 , de manière à être déplaçable entre une position d'ouverture et une position de fermeture d'une ouverture 60 correspondante formée dans la virole interne 38 du moyeu 36.
Chacune des ouvertures 60 d'entrée d'air de décharge, de forme sensiblement parallélépipédique, est associé à une vanne de décharge 48 destinée à la régulation du débit du compresseur haute pression 14.
Un système de commande de l’ouverture et de la fermeture des vannes de décharge 48, communément appelé système VBV, est davantage visible sur la figure 3 et comporte un anneau de commande 62 permettant de commander l’ouverture et la fermeture des vannes de décharge 48 en fonction des conditions d’utilisation de la turbomachine. Cet anneau 62 est centré sur l’axe longitudinal 24 de la turbomachine 10 et placé dans l’espace situé à l’extérieur de la virole 38.
La mise en mouvement de l’anneau de commande 62 est effectuée par des actionneurs (non représentés) qui sont également situés à l’extérieur de la virole 38. La rotation de l’anneau de commande 62 actionne des dispositifs d’actionnement entraînant les portes de décharge 50. Un dispositif d’actionnement est associé à chaque porte de décharge 50 et comprend une bielle 64 dont une extrémité est reliée à la porte de décharge 50 et dont une extrémité opposée est reliée par un guignol 66 à l’anneau de commande 62, de manière à transformer le mouvement de l’anneau 62 autour et/ou le long de l’axe 24 en un mouvement de pivotement et d’ouverture / fermeture de la porte 50. Chaque guignol 66 est articulé autour d’un axe sensiblement radial. L’ouverture de chaque vanne 48 entraîne la décharge d’un flux d’air (flèche 52 en traits pointillés à la figure 2) dans l’espace annulaire délimité par les viroles 38, 44 et les parois radiales 40, 42.
La paroi radiale aval 42 délimite, quant à elle, la partie interne par rapport à l'axe X de l'espace d'écoulement dans la veine secondaire, du flux secondaire F2. La paroi 42 comprend une rangée annulaire d’orifices 54 de passage des flux d’air 52 de décharge, vers l’aval. Comme on le voit en figure 2, des conduits de décharge 56 sont montés en aval du carter intermédiaire 26 et sont chacun destinés à guider un flux d’air 52 provoqué par l’ouverture d’une vanne de décharge 48, le flux d’air étant guidé depuis la sortie des orifices 54 jusqu’à la veine d’écoulement du flux secondaire F2.
Les figures 3 et 4 montrent des dispositifs 70 de guidage de l’anneau de commande 62 lors de ses mouvements.
Les dispositifs de guidage 70 sont fixés sur le carter intermédiaire 26 et en particulier sur la virole interne 38 dans l’exemple représenté. Les dispositifs de guidage 70 sont intercalés entre la virole 38 et l’anneau 62 qui peut glisser sur les dispositifs de guidage 70 lors de ses déplacements.
Les figures 5 et suivantes illustrent un mode de réalisation d’un dispositif de guidage 70 selon l’invention.
Ce dispositif de guidage 70 comprend pour l’essentiel deux parties ou deux pièces à savoir un corps métallique 72 et un patin de guidage 74 rapporté et collé sur le corps métallique 72.
Le corps métallique 72 est représenté seul aux figures 6 et 7.
Le corps métallique 72 est fixé sur le carter 26 par l’intermédiaire de vis ou analogue comme des boulons ou rivets. Il comprend donc pour cela un ou plusieurs orifices 75 de passage de ces vis ou analogues.
Les orifices 75 peuvent être formés dans une ou plusieurs pattes de fixation 76 du corps 72
Dans l’exemple représenté, le corps 72 comprend une plaque de forme générale rectangulaire comportant deux grand côtés parallèles et deux petits côtés parallèles. Deux pattes en L 78 sont en saillie depuis un premier de ces grands côtés, et l’autre grand côté comprend un rebord 80 ou est plié pour former une patte 76, qui s’étend sur toute la longueur de ce grand côté. Chacune des pattes 78 comprend un orifice 75 et le rebord 80 comprend deux orifices 75. Chacun des petits côtés peut en outre comprendre des raidisseurs 82 comme visible dans les dessins.
Le corps 72 comprend deux surfaces opposées 72a, 72b. Dans l’exemple représenté, ces surfaces 72a, 72b sont celles de la plaque précitée et ont chacune une forme générale rectangulaire. Ces surfaces 72a, 72b sont avantageusement lisses et peuvent être planes ou légèrement incurvées. Dans ce dernier cas, la surface 72a est incurvée convexe et la surface 72b est incurvée concave.
Comme on le voit dans les dessins, le corps 72 comprend des trous traversants 84 qui débouchent ici sur les surfaces 72a, 72b.
Le nombre de trous 84 est ici de trois bien que ce nombre ne soit pas limitatif.
Les trous 84 ne sont ici pas alignés le long d’une même droite.
Le patin de guidage 74 est représenté seul aux figures 8 et 9.
Le patin de guidage 74 est fixé sur le corps métallique 72 par collage et par sertissage. Le patin de guidage 74 est collé sur la surface 72a du corps 72 et recouvre partiellement ou totalement cette surface 72a.
Dans l’exemple représenté, le patin de guidage 74 comprend une plaque de forme générale rectangulaire comportant deux grand côtés parallèles et deux petits côtés parallèles. Les dimensions de la plaque du patin 74 sont de préférence identiques ou proches de celles de la plaque du corps 72.
Le patin de guidage 74 comprend deux surfaces opposées 74a, 74b. Dans l’exemple représenté, ces surfaces 74a, 74b sont celles de la plaque précitée et ont chacune une forme générale rectangulaire.
Ces surfaces 74a, 74b sont avantageusement lisses et peuvent être planes ou légèrement incurvées. Dans ce dernier cas, la surface 74a est incurvée convexe et la surface 74b est incurvée concave (cf. figure 9).
La surface 74a est destinée à rester libre et forme la surface de glissement de l’anneau de commande 62 dans l’application précitée.
La surface 74b est destinée à être collée sur la surface 72a du corps et à la recouvrir.
Le patin de guidage 74 comprend des plots en saillie 86 qui sont destinées à être engagés et sertis dans les trous 84 du corps métallique 72. Les plots 86 sont en saillie sur la surface 74b du patin 74.
Les plots 86 ont des positions et dimensions qui leur permettent d’être engagés dans les trous. On comprend donc que, dans l’exemple représenté, les plots 86 sont au nombre de trois et ne sont pas alignés. Les plots 86 peuvent avoir une forme générale cylindrique avant sertissage, ils ont ainsi chacun un diamètre D1 constant sur toute leur longueur L1. La longueur L1 des plots est de préférence supérieure à l’épaisseur E1 du corps 72 et en particulier de sa plaque afin que les plots 86 du patin 74 traversent totalement les trous 84 du corps 72.
Le patin de guidage 74 est de préférence en PTFE (polytétrafluoroéthylène). Les figures 10 à 14 illustrent des étapes d’un procédé de fabrication selon l’invention et la figure 15 illustre le dispositif de guidage 70 obtenu à la fin de ce procédé.
On constate à la figure 15 que chacun des plots 86 traverse un des trous 84 et comprend une extrémité libre déformée par sertissage et prenant appui sur la surface 72b du corps 72. Comme cela sera décrit dans ce qui suit, l’extrémité libre est de préférence déformée par fusion du matériau du patin de guidage 74. L’extrémité libre déformée de chaque plot 86 a un diamètre D2 supérieur au diamètre D1 du reste de ce plot 86 et du trou 84 traversé par ce plot, ce qui assure la retenue du patin de guidage 74 vis-à-vis du corps métallique 72.
On va maintenant décrire un mode de réalisation d’un procédé de fabrication d’un dispositif de guidage 70 en référence aux figures 10 à 13.
Le procédé comprend une première étape a) de réalisation du corps métallique 72 et du patin de guidage 74.
Le corps métallique 72 est par exemple réalisé de fonderie ou par usinage. Le patin de guidage 74 est par exemple réalisé par moulage. Les trous 84 peuvent être obtenus directement lors de la fabrication du corps 74, ou après par exemple par perçage.
Le procédé peut comprendre une étape i) suivante de mise en forme du patin de guidage 72. Cette mise en forme est de préférence un pliage ou une courbure du patin de guidage 74 et en particulier de sa plaque, comme illustré à la figure 9, de façon à ce qu’il ait une courbure similaire à celle du corps 72 et en particulier de sa surface 72a.
Le procédé comprend une seconde étape b) d’encollage de la surface 72a du corps 72 et/ou de la surface 74b du patin 74. La colle est par exemple du type époxy ou polyuréthane bien que ceci ne soit pas limitatif. Le procédé comprend une troisième étape c) de montage du patin de guidage 74 sur le corps 72 en engageant les plots 86 du patin de guidage 74 dans les trous 84 du corps 72 et en appliquant la surface 74b du patin de guidage 74 sur la surface 72a du corps 72. On obtient alors le montage illustré aux figures 10 et 11 dans lequel les extrémités libres des plots 86 sont de préférence en saillie sur la surface 72b du corps.
Le procédé comprend une quatrième étape d) de sertissage des plots 86 de façon à ce que leurs extrémités libres aient un diamètre D2 supérieur au diamètre D1 du reste de ces plots.
L’étape d) est de préférence réalisée par chauffage et fusion des extrémités libres des plots 86. En variante, elle pourrait être réalisée par déformation plastique de ces extrémités libres.
Comme illustré aux figures 12 à 14, l’étape d) peut être réalisée en appliquant une extrémité distale 90a d’un outil de chauffage 90, tel qu’un fer à souder, sur l’extrémité libre de chacun des plots 86. L’extrémité distale 90a comporte de préférence une surface plane 92 qui est destinée à prendre appui sur la surface 72b du corps 72 et qui comprend un logement cylindrique 94 de réception de l’extrémité libre du plot 96.
Dans l’exemple représenté, l’extrémité distale 90a a une forme générale cylindrique et la surface plane 92 est circulaire ou annulaire, le logement 94 étant centré sur cette surface 92.
Lors de l’étape d), l’extrémité libre du plot 86 est engagé dans le logement 94 et est chauffée au-delà du point de fusion (environ 327°C pour le PTFE) du matériau du patin 74. L’outil 90 est déplacé jusqu’à ce que sa surface 92 prenne appui sur le corps 72 de façon à rabattre la matière ramollie sur la surface 72b du corps et déformée ainsi l’extrémité libre du plot 86. On comprend donc que la profondeur P1 du logement 94 est de préférence inférieure à la longueur L2 de chaque plot 86 qui est en saillie sur la surface 72b du corps. Après sertissage, la longueur L2’ de chaque plot qui est en saillie sur la surface 72b est sensiblement égale à la profondeur P1 du logement 94. Pour permettre la déformation de l’extrémité libre, on comprend également que le diamètre D3 du logement 94 est de préférence supérieur au diamètre D1 du plot 86 avant sertissage. Après sertissage, l’extrémité libre du plot a un diamètre D2 équivalent au diamètre D3 du logement 94.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de guidage (70) pour une turbomachine d’aéronef, comportant :
- un corps métallique (72) comportant au moins une patte de fixation (76) comprenant un orifice (75) configuré pour recevoir une vis ou analogue, ce corps métallique (72) comportant une première surface (72a),
- un patin de guidage (74) qui est réalisé dans un matériau plastique ou composite, ce patin (74) comportant une première surface (74b) collée sur ladite première surface (72a) du corps (72) et une seconde surface (74a) opposée qui est libre et qui est configurée pour former une surface de guidage par glissement, caractérisé en ce que ledit corps métallique (72) comprend des trous (84) traversants qui débouchent sur la première surface (72a) du corps (72), et en ce que ledit patin de guidage (74) comprend des plots (86) qui sont en saillie sur ladite première surface (84b) du patin (84) et qui sont engagés et sertis respectivement dans les trous (84) dudit corps (72).
2. Dispositif (70) selon la revendication 1 , dans lequel chacun des plots (86) traverse un desdits trous (84) et comprend une extrémité libre déformée par sertissage et prenant appui sur une seconde surface (72b) du corps (72) opposée à sa première surface (72a).
3. Dispositif (70) selon la revendication 2, dans lequel l’extrémité libre est déformée par fusion dudit matériau du patin de guidage (74).
4. Dispositif (70) selon la revendication 2 ou 3, dans lequel l’extrémité libre déformée de chaque plot (86) a un diamètre (D2) ou une dimension transversale supérieure au diamètre (D1 ) ou à la dimension transversale du reste de ce plot (86) et du trou (84) traversé par ce plot (86).
5. Dispositif (70) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le patin de guidage (74) est en PTFE.
6. Dispositif (70) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le nombre de plots (86) est compris entre 3 et 10.
7. Dispositif (70) selon la revendication 6, dans lequel le nombre de plots (86) est de trois ou quatre.
8. Dispositif (70) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le patin (74) a une forme incurvée ou cintrée.
9. Turbomachine (10) d’aéronef, comportant un carter annulaire (26), un anneau de commande (62) s’étendant autour du carter (26), et des dispositifs de guidage (70) selon l’une des revendications précédentes qui sont fixés sur le carter (26) et intercalés entre le carter (26) et l’anneau de commande (62), l’anneau de commande (62) étant apte à glisser sur les surfaces de guidage des dispositifs (70).
10. Turbomachine (10) selon la revendication 9, dans laquelle le carter (26) comprend des ouvertures (60) traversantes de passage de gaz, et l’anneau de commande (62) est relié à des vannes de décharge (48) déplacées grâce à l’anneau de commande (62) depuis une première position d’obturation de ces ouvertures (60) jusqu’à une position de libération de ces ouvertures (60).
11. Procédé de fabrication d’un dispositif (70) selon l’une des revendications 1 à 8, dans lequel il comprend les étapes suivantes : a) réaliser le corps métallique (72) et le patin de guidage (74), ce patin de guidage (74) comprenant des plots (86) en saillie sur sa première surface (72a) qui ont un diamètre (D1 ) ou une dimension transversale constant sur toute leur longueur, b) encoller la première surface (72a) du corps (72) et/ou la première surface (74b) du patin de guidage (74), c) monter le patin de guidage (74) sur le corps (72) en engageant les plots (86) du patin de guidage (74) dans les trous (84) du corps (72) et en appliquant la première surface (74b) du patin de guidage (74) sur la première surface (72a) du corps (72), et d) sertir les plots (86) de façon à ce que leurs extrémités libres aient un diamètre (D2) ou une dimension transversale supérieur au diamètre (D1 ) ou à la dimension transversale du reste de ces plots (86).
12. Procédé selon la revendication 11 , dans lequel il comprend, entre les étapes a) et b), une étape i) de mise en forme et en particulier de courbure du patin de guidage (74).
13. Procédé selon la revendication 11 ou 12, dans lequel l’étape d) est réalisée par chauffage et fusion des extrémités libres des plots (86).
14. Procédé selon la revendication 13, dans lequel l’étape d) est réalisée en appliquant une extrémité distale d’un outil de chauffage (90), tel qu’un fer à souder, sur l’extrémité libre de chacun des plots (86), cette extrémité distale comportant une surface plane (92) qui est destinée à prendre appui sur le corps (72) et qui comprend un logement cylindrique (94) de réception de cette extrémité libre.
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