ES2292916T3 - Dispositivo de mando de alabe variable. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de mando de álabe de ángulo de ajuste variable para rectificador de compresor de turbomáquina, que comprende una biela (30), medios de unión (24, 26) que forman articulación entre un primer extremo (32) de la biela y un anillo de mando (20), y medios de fijación (40) de un segundo extremo (34) de la biela a un pivote (12) de un álabe (10) que hay que mandar, caracterizado porque comprende además - un vaciado radial (16) practicado en el pivote del álabe y destinado a recibir el segundo extremo (34) de la biela (30), comprendiendo el citado vaciado, al menos, un borde plano (16a, 16b) inclinado con respecto a un plano longitudinal medio (P) del vaciado (16) y de la biela (30) y que coopera con un borde inclinado correspondiente (34a, 34b) del segundo extremo de la biela, - y una tapa de apriete (44) aplicada sobre el segundo extremo de la biela y sobre la cual actúan los medios de fijación (40), comprendiendo la citada tapa de apriete una superficie interna plana (48a)que asegura un contacto plano con la cara externa (36) del segundo extremo de la biela sobre el cual está aplicada la citada tapa de apriete, para mantener sin holgura el segundo extremo (34) de la biela (30) en el pivote (12) del álabe por contacto entre los citados bordes inclinados.
Description
Dispositivo de mando de álabe variable.
La presente invención se refiere al mando de
álabes de ángulo de ajuste variable como el definido en el
preámbulo de la reivindicación 1. Un dispositivo de este tipo es
conocido por el documento US-A-5 024
580. La presente invención encuentra una aplicación particular en
el ámbito de la aeronáutica, especialmente para el mando de las
posiciones angulares de álabes directores de entrada de aire en
compresores de turbomáquinas, tales como turbomáquinas de avión.
Los dispositivos conocidos para el mando de
álabes de ajuste variable en una turbomáquina, comprenden,
habitualmente, un órgano de mando en forma de un anillo que rodea
un cárter de la turbomáquina y una pluralidad de palancas o bielas,
teniendo cada biela un primer extremo unido al anillo de mando por
una articulación, y un segundo extremo montado en el pivote de un
álabe respectivo.
La modificación sincronizada de la posición
angular de los álabes se realiza por rotación del anillo alrededor
del eje de la turbomáquina. Con el fin de poder seguir el movimiento
de rotación del anillo, la unión entre cada biela y el anillo
comprende, al menos, un grado de libertad en rotación alrededor de
un eje dirigido, sensiblemente, radialmente con respecto al anillo.
Sin embargo, estando montada la biela rígidamente en el pivote del
álabe correspondiente, la rotación del anillo induce otros
movimientos relativos entre el anillo y la parte de la biela
montada en el pivote del álabe. Con el fin de acomodarse a estos
movimientos suplementarios o, al menos, a una parte de ellos, es
bien conocido realizar la unión en forma de una rótula o de una
pieza análoga, que, además de la rotación alrededor de un eje
sensiblemente radial con respecto al anillo, permita una rotación
alrededor de un eje que tiene una dirección sensiblemente
circunferencial con respecto al anillo. Se ha propuesto, también,
realizar una unión que ofrezca un grado de libertad suplementario en
traslación en una dirección sensiblemente radial con respecto al
anillo. Podrá referirse, entre otros, a los documentos
FR-A-2 608 678 o
FR-A-2 746 141.
Se conoce, igualmente, la patente US 6.019.574
que propone realizar la articulación mecánica entre el pivote del
álabe y el extremo de la biela montado en éste por un sistema de
espiga y mortaja: el pivote del álabe comprende un extremo
fileteado que atraviesa un orificio perforado en la biela de mando.
Una tuerca apretada en el extremo fileteado del pivote permite unir
en rotación el conjunto de estas piezas. Asimismo, la solicitud de
patente europea EP 1 010 862 describe una articulación obtenida por
tetones de arrastre solidarios del pivote del álabe y que
atraviesan muescas practicadas en el extremo de la biela montado en
el pivote. El conjunto es mantenido igualmente en rotación por una
tuerca enroscada en un extremo fileteado del pivote del álabe.
El documento US 5.024 580 describe un
dispositivo de mando que tiene un pivote de álabe truncado en V
invertida, una biela de forma correspondiente, y una tapa de
apriete que ejerce un contacto puntual sobre la biela.
Sin embargo, en estos documentos, la precisión
de arrastre en rotación de la biela de mando con respecto al pivote
del álabe varía, en la práctica habitual, de 0,4º a 0,6º. Esta baja
precisión proviene del hecho de que, entre las diferentes piezas,
existen holguras debidas a las tolerancias de montaje del
dispositivo de mando. En particular, existe una holgura entre el
pivote y el extremo de la biela montada en éste. Se obtiene una
imprecisión a nivel del arrastre de la biela que es particularmente
perjudicial para el buen funcionamiento del conjunto.
La presente invención pretende, entonces, paliar
tales inconvenientes, proponiendo un dispositivo de mando que
utiliza medios de fijación de la biela que permiten mantener ésta
sin holgura en el pivote del álabe. Un objeto de la invención es,
también, suprimir la imprecisión de arrastre.
A tal efecto, está previsto un dispositivo de
mando de álabe de ángulo de ajuste variable para rectificador de
compresor de turbomáquina, que comprende una biela, medios de unión
que forman articulación entre un primer extremo de la biela y un
anillo de mando, y medios de fijación de un segundo extremo de la
biela a un pivote de un álabe que hay que mandar, caracterizado
porque comprende, además, un vaciado radial practicado en el pivote
del álabe y destinado a recibir el segundo extremo de la biela,
comprendiendo el vaciado, al menos, un borde plano inclinado con
respecto a un plano longitudinal medio del vaciado y que coopera con
un borde inclinado correspondiente del segundo extremo de la biela,
y una tapa de apriete aplicada sobre el segundo extremo de la biela
y sobre la cual actúan los medios de fijación, comprendiendo la tapa
de apriete una superficie interna plana que asegura un contacto
plano con la cara externa del segundo extremo de la biela sobre el
cual está aplicada la tapa de apriete para mantener sin holgura el
segundo extremo de la biela en el pivote del álabe por contacto
entre los bordes inclinados.
De este modo, el segundo extremo de la biela
queda colocado sin holgura en el pivote del álabe gracias a los
planos inclinados realizados a nivel del vaciado radial y del
segundo extremo de la biela. La inmovilización del segundo extremo
de la biela en el pivote del álabe se obtiene mediante la tapa de
apriete, y su bloqueo en rotación, mediante los medios de fijación.
Se mejora, así, la precisión de arrastre en rotación entre la biela
y el pivote del álabe.
Una ranura practicada en la superficie interna
de la tapa de apriete y en la cual se introduce parcialmente el
segundo extremo de la biela, permite asegurar, ventajosamente, una
antirrotación de la tapa de apriete con respecto a las otras
piezas.
El vaciado radial practicado en el pivote del
álabe presenta, ventajosamente, dos bordes planos inclinados
simétricos con respecto a un plano longitudinal medio del vaciado
con el fin de obtener un bloqueo simétrico de la biela en el pivote
del álabe. Los dos bordes planos inclinados pueden ser, igualmente,
asimétricos con respecto al plano medio del vaciado con el fin de
asegurar una posición de colocación correcta entre un borde de
ataque y un borde de fuga de la biela.
Otras características y ventajas de la presente
invención se deducirán de la descripción hecha a continuación,
refiriéndose a los dibujos anejos que ilustran un ejemplo de
realización desprovisto de cualquier carácter limitativo. En las
figuras:
- la figura 1 es una vista en corte longitudinal
de un dispositivo de mando de acuerdo con la invención;
- la figura 2 es una vista en corte según el
plano II-II de la figura 1;
- la figura 3 es una vista en perspectiva y con
arranques del dispositivo de mando de la figura 1.
La figura 1 representa, de modo muy parcial, una
parte de turbomáquina, por ejemplo de un turborreactor de avión,
provista de álabes 10 de ángulo de ajuste variable. Estos álabes
son, por ejemplo, álabes directores en la entrada de un compresor
de turbomáquina, repartidos alrededor del eje de la turbomáquina. En
esta figura 1, solo está representado un álabe.
De modo bien conocido, el mando de las
posiciones angulares de los álabes 10 se realiza mediante un anillo
de mando 20 que rodea un cárter 22 de la turbomáquina (mostrado solo
parcialmente en la figura 1) y una pluralidad de bielas 30. Cada
biela 30 comprende un primer extremo 32 unido al anillo de mando 20
mediante medios de unión que forman articulación. Por ejemplo, esta
articulación está realizada por un eje o dedo 24 que atraviesa el
primer extremo 32 de la biela 30 y se introduce en un alojamiento 26
del anillo de mando 20.
Un segundo extremo 34 de la biela 30 está
montado en un pivote 12 del álabe 10 por medio de medios de
fijación 40. Los medios de fijación 40 representados en la figura 1
están formados, clásicamente, por un sistema de
tornillo-tuerca que comprende un vástago fileteado
axial 14 solidario del pivote 12 del álabe y una tuerca de apriete
42. Los medios de fijación pueden estar realizados, igualmente, por
un tornillo añadido y un casquillo autofrenante (no representados)
implantados en el pivote 12 del álabe si la altura del pivote del
álabe permite la colocación de dicho casquillo. En este caso, en el
pivote del álabe está realizado axialmente un orificio para el paso
del tornillo añadido.
Las figuras 2 y 3 ilustran más en detalle un
modo de realización de una unión entre biela y pivote de álabe de
acuerdo con la invención.
En la cara superior 12a del pivote 12 del álabe
10, de la que sale el vástago fileteado 14, está formado un vaciado
radial 16 delimitado lateralmente por bordes planos 16a, 16b
inclinados con respecto al plano longitudinal medio P del vaciado
16 y de la biela 30. El ángulo de inclinación está comprendido, por
ejemplo, entre 35º y 55º.
El segundo extremo 34 de la biela 30 provisto de
un orificio 35 para el paso del vástago fileteado 14 (o del
tornillo añadido) está introducido en el vaciado radial 16 en una
parte de su espesor delimitada por dos bordes laterales 34a, 34b
inclinados con respecto al plano longitudinal medio P de la biela.
Las inclinaciones de los bordes 34a, 34b corresponden a las de los
bordes 16a, 16b del vaciado 16 en los cuales se apoyan.
Una tapa 44 provista de una perforación 46 para
el paso del vástago fileteado 14 (o el tornillo añadido) se apoya
en una cara externa plana 36 del segundo extremo 34 de la biela. En
el ejemplo ilustrado, este apoyo se realiza por el fondo plano 48a
de una ranura 48 practicada radialmente en la tapa 44 y que se
adapta a la forma del segundo extremo 34 de la biela en la parte de
ésta adyacente a la cara 36.
El esfuerzo de apriete axial ejercido por la
tuerca 42 (o por el tornillo añadido) sobre la tapa 44 y transmitido
por el contacto plano entre las superficies planas 36, 48a mantiene
los bordes inclinados 34a, 34b de la biela 30 contra la bordes
inclinados 16a, 16b del vaciado 16 de modo que entre la biela 30 y
el pivote 12 del álabe se establece una unión sin holgura en
rotación.
En el ejemplo ilustrado, los bordes 34a, 34b
están inclinados simétricamente con respecto al plano longitudinal
medio P, igual que los bordes 16a, 16b. Esto podría ser de otro
modo. En particular, solo dos bordes en contacto, por ejemplo 34a y
16a, pueden estar inclinados, no estándolo los otros 34b, 16b.
Por otra parte, puede existir, ventajosamente,
una asimetría de posición de los bordes planos inclinados 16a, 16b
con respecto al plano medio P del vaciado 16 con el fin de asegurar
una posición de colocación correcta entre un borde de ataque y un
borde de fuga de la biela 30. Por asimetría de posición, se entiende
que la distancia D1 (véase la figura 2) entre uno de los bordes
planos 16a, 16b y el plano medio P es superior o inferior a la
distancia D2 entre el otro borde plano 16a, 16b y el plano medio
P.
Se observará, igualmente, que la biela 30
presenta, a nivel de su segundo extremo 34, una parte que tiene un
espesor más grande que el de una parte de su primer extremo 32. Esta
característica permite obtener un mejor asiento del segundo extremo
34 de la biela en el vaciado 16 practicado en el pivote 12 del
álabe.
El dispositivo de mando de acuerdo con la
invención puede comprender, igualmente, un casquillo 50 dispuesto
alrededor del pivote 12 del álabe, entre la tapa de apriete 44 y el
reborde 52 de una abertura del cárter 22 de la turbomáquina en la
cual está montado el álabe 10. Este casquillo 50 está destinado a
permitir un centrado del pivote 12 del álabe con un material
antifricción interpuesto entre la abertura del cárter y el pivote
del álabe. Ventajosamente, puede estar prevista, entonces, una cala
54 de reglaje de la holgura, interpuesta entre la tapa de apriete
44 y el casquillo 50, con el fin de tener en cuenta una eventual
holgura axial entre estas piezas. En este caso, la tapa de apriete
44 se apoya, igualmente, en su periferia sobre la cala de reglaje
54. Además, entre el reborde 52 de la abertura del cárter 22 y la
base del pivote 12 del álabe, puede estar dispuesta una arandela
antifricción
56.
56.
Claims (10)
1. Dispositivo de mando de álabe de ángulo de
ajuste variable para rectificador de compresor de turbomáquina, que
comprende una biela (30), medios de unión (24, 26) que forman
articulación entre un primer extremo (32) de la biela y un anillo
de mando (20), y medios de fijación (40) de un segundo extremo (34)
de la biela a un pivote (12) de un álabe (10) que hay que mandar,
caracterizado porque comprende además
- un vaciado radial (16) practicado en el pivote
del álabe y destinado a recibir el segundo extremo (34) de la biela
(30), comprendiendo el citado vaciado, al menos, un borde plano
(16a, 16b) inclinado con respecto a un plano longitudinal medio (P)
del vaciado (16) y de la biela (30) y que coopera con un borde
inclinado correspondiente (34a, 34b) del segundo extremo de la
biela,
- y una tapa de apriete (44) aplicada sobre el
segundo extremo de la biela y sobre la cual actúan los medios de
fijación (40), comprendiendo la citada tapa de apriete una
superficie interna plana (48a) que asegura un contacto plano con la
cara externa (36) del segundo extremo de la biela sobre el cual está
aplicada la citada tapa de apriete, para mantener sin holgura el
segundo extremo (34) de la biela (30) en el pivote (12) del álabe
por contacto entre los citados bordes inclinados.
2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
1, caracterizado porque el vaciado radial (16) practicado en
el pivote (12) del álabe presenta dos bordes planos inclinados (16a,
16b) simétricos con respecto al plano longitudinal medio (P) del
vaciado.
3. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
1, caracterizado porque el vaciado radial (16) practicado en
el pivote (12) del álabe presenta dos bordes planos inclinados (16a,
16b) asimétricos con respecto al plano longitudinal medio (P) del
vaciado.
4. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la
superficie interna (48a) de la tapa de apriete (44) comprende una
ranura (48) de forma complementaria de la cara externa (36) del
segundo extremo (34) de la biela (30) sobre el cual está aplicada la
citada tapa de apriete.
5. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la
biela (30) presenta, a nivel de su segundo extremo (34), una parte
que tiene un espesor mayor que el del primer extremo (32).
6. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque
comprende, además, un casquillo (50) dispuesto alrededor del pivote
(12) del álabe y destinado a permitir un centrado del pivote del
álabe en una abertura de un cárter (22).
7. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
6, caracterizado porque comprende, además, una cala de
reglaje (54) interpuesta entre la tapa de apriete (44) y el
casquillo (50).
8. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
7, caracterizado porque la tapa de apriete (44) se apoya
igualmente en su periferia sobre la cala de reglaje (54).
9. Rectificador de compresor de turbomáquina que
comprende una pluralidad de dispositivos de mando de álabe de
ángulo de ajuste variable de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes.
10. Turbomáquina que comprende, al menos, un
dispositivo de mando de álabe de ángulo de ajuste variable de
acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes.
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