FR2526485A1 - Inlet for turbomachine - has movable front section to vary pitch angle of blades on support sleeve - Google Patents

Inlet for turbomachine - has movable front section to vary pitch angle of blades on support sleeve Download PDF

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Abstract

The inlet guide for a turbomachine allows the removal of all the blades. It has a front movable section to vary the incidence of the blades carried in a support sleeve (4), the front portion of which forms the guide channel for the blade root bases. The blade support collar has a cutout (15) in its front face aligned with fixed sections (2) of the adjacent vanes. The circumference of the cutout is equal to the width of the rotary blade platform.

Description

ROUE DIRECTRICE D'ENTREE DE SOUFFLANTE DE TURBOREACTEUR
PERMETTANT LE DEMONTAGE UNITAIRE DES AUBES MOBILES, ET
PROCEDE POUR LA MISE EN OEUVRE.STEERING WHEEL OF TURBOJET BLOWER INPUT
ALLOWING THE UNITARY DISASSEMBLY OF MOBILE BLADES, AND
PROCESS FOR IMPLEMENTATION.

L'invention concerne une roue directrice d'entrée de soufflante de turboréacteur permettant le démontage unitaire des aubes mobiles, la roue directrice comportant une partie aval orientable susceptible de tourner au moins dans un palier prévu dans une virole support interne dont le bord aval reconstitue le profil du canal en direction des plateformes des aubes de l'étage mobile de la soufflante, et un procédé pour le montage et le démontage unitaire de chaque aube mobile mettant en oeuvre ladite roue.The invention relates to a turbojet fan inlet guide wheel allowing the unitary disassembly of the moving blades, the guide wheel comprising an adjustable downstream part capable of turning at least in a bearing provided in an internal support ring whose downstream edge reconstitutes the profile of the channel in the direction of the platforms of the blades of the mobile stage of the fan, and a method for mounting and dismounting each unitary blade of each mobile using said wheel.

Le remplacement des aubes endommagées d'un rotor de soufflante ou de compresseur nécessite généralement le démontage du rotor, opération longue et, par conséquent, couteuse.Replacing the damaged blades of a fan or compressor rotor generally requires dismantling the rotor, a long and therefore expensive operation.

Afin de simplifier la maintenance du turboréacteur, plusieurs solutions ont été proposées, en particulier pour les rotors multiétages de compresseur. C'est ainsi que le brevet britannique 640 969 prévoit, entre deux étages mobiles voisins d'un compresseur, une rainure circonférentielle, d'une largeur au moins égale à la longueur des pieds d'aube, fermée par une bague cylindrique. Cette bague est fixée concentriquement à l'axe du rotor, de ma nièce que ses faces latérales maintiennent les pieds d'aubes dans les rainures axiales prévues dans la jante du rotor. Lorsque la bague est libérée, elle peut prendre une position excentrée, tangente au fond de la rainure.In order to simplify the maintenance of the turbojet engine, several solutions have been proposed, in particular for multi-stage compressor rotors. British patent 640,969 thus provides, between two mobile stages adjacent to a compressor, a circumferential groove, of a width at least equal to the length of the blade roots, closed by a cylindrical ring. This ring is fixed concentrically to the axis of the rotor, my niece that its side faces maintain the blade roots in the axial grooves provided in the rim of the rotor. When the ring is released, it can take an eccentric position, tangent to the bottom of the groove.

Par suite de la profondeur de la rainure circonférentielle une partie de la surface extérieure de la bague se trouve au-dessous de la surface inférieure des pieds d'aube, et permet ainsi leur retrait. Pour extraire et remplacer une quelconque des aubes de deux étages voisins d'un rotor, il suffit d'amener le point où la bague est tangente au fond de la rainure circonférentielle devant l'aube à extraire et remplacer.Due to the depth of the circumferential groove, part of the outer surface of the ring is below the lower surface of the blade roots, and thus allows their removal. To extract and replace any of the blades of two neighboring stages of a rotor, it suffices to bring the point where the ring is tangent to the bottom of the circumferential groove in front of the blade to be extracted and replaced.

Le brevet des E.U.A. 3 603 702 propose une autre réalisation également adaptée à un compresseur multiétages et comportant une bague fendue susceptible d'être déplacée circonférentiellement et coaxialernent à l'axe du rotor entre deux rangées d'aubes mobiles. Cette bague recouvre une rainure circonférentielle, d'une profondeur égale à la hauteur des rainures axiales maintenant les pieds d'aubes, et bloque axialement les aubes. La fente de la bague est d'une largeur suffisante pour dégager complètement le pied d'une aube. La bague est maintenue en place par une pièce de blocage que l'on introduit dans la fente et que l'on fixe sur le fond de la rainure circonférentielle.Pour remplacer une aube, il suffit de démonter la pièce de blocage, d'amener la fente en face de l'aube défectueuse, qui est déplacée axialement, jusqu'à ce que le pied soit libéré de la rainure radiale et puisse être extrait par la fente.The U.S. Patent 3,603,702 proposes another embodiment also suitable for a multi-stage compressor and comprising a split ring capable of being displaced circumferentially and coaxial to the axis of the rotor between two rows of movable blades. This ring covers a circumferential groove, of a depth equal to the height of the axial grooves holding the blade roots, and axially blocks the blades. The slot in the ring is of sufficient width to completely disengage the foot from a blade. The ring is held in place by a blocking piece which is inserted into the slot and which is fixed to the bottom of the circumferential groove. To replace a blade, simply disassemble the blocking piece, bring the slit in front of the defective blade, which is moved axially, until the foot is released from the radial groove and can be extracted by the slit.

Les dispositifs proposés ne sont utilisables qu'entre deux rangées couplées d'aubes d'un même rotor et nécessitent une réalisation particulière exigeant un usinage délicat de pièces soumises à des vitesses de rotation importantes.The proposed devices can only be used between two coupled rows of blades of the same rotor and require a particular embodiment requiring delicate machining of parts subjected to high rotational speeds.

Chacune de ces solutions implique le démontage préalable du stator compris entre deux rangées d'aubes mobiles et aucun de ces systèmes ne peut convenir au remplacement des aubes d'un étage de rotor à partir du stator voisin.Each of these solutions involves the prior disassembly of the stator between two rows of movable blades and none of these systems can be suitable for replacing the blades of a rotor stage from the neighboring stator.

Le dispositif, selon l'invention, a pour but de permettre le changement des aubes d'un rotor de soufflante ou de compresseur à partir du stator d'aubes directrices sans modifications radicales des étages intéressés et en utilisant des moyens simples.The purpose of the device according to the invention is to allow the blades of a fan or compressor rotor to be changed from the stator of guide vanes without radical modifications of the stages concerned and by using simple means.

L'invention s'applique plus particulièrement à un étage statorique comportant des aubes à incidence variable ou tout au moins dont la partie aval est à incidence variable.The invention applies more particularly to a stator stage comprising vanes with variable incidence or at least whose downstream part is with variable incidence.

Les explications et figures données ci-après à titre d'exemple, permettront de comprendre comment l'invention peut être réalisée.The explanations and figures given below by way of example will make it possible to understand how the invention can be implemented.

- la figure 1 est une vue radiale d'une partie de
soufflante selon l'invention
- la figure 2 est une vue en coupe partielle selon
II-II de la figure 1
- la figure 3 est une vue radiale correspondant à
la figure 1 montrant l'extraction d'une aube
- la figure 4 est une vue en coupe partielle selon
IV-IV de la figure 3
- la figure 5 est une vue en coupe analogue dans
une position intermédiaire, au cours du démontage.- Figure 1 is a radial view of part of
blower according to the invention
- Figure 2 is a partial sectional view along
Figure II-II
- Figure 3 is a radial view corresponding to
Figure 1 showing the extraction of a blade
- Figure 4 is a partial sectional view along
IV-IV of figure 3
- Figure 5 is a similar sectional view in
an intermediate position during disassembly.

Les figures 1 et 2 représentent une partie de soufflante d'un turboréacteur. Le stator est formé de directrices d'entrée 1 constituées d'aubes en deux parties, une partie amont 2, fixe, et une partie aval 3 mobile. Les directrices d'entrée sont maintenues entre une virole interne 4 et une virole externe (non représentée). Les parties mobiles 3 des aubes peuvent pivoter autour de deux pivots, un pivot inférieur 5 tourillonnant dans un palier prévu dans la virole interne 4 et un pivot supérieur (non représenté) traversant la virole externe et relié au dispositif de réglage de l'incidence de la partie aval.Figures 1 and 2 show a fan part of a turbojet engine. The stator is formed from input directors 1 made up of blades in two parts, an upstream part 2, fixed, and a movable downstream part 3. The entry guidelines are maintained between an internal ferrule 4 and an external ferrule (not shown). The movable parts 3 of the blades can pivot around two pivots, a lower pivot 5 journalling in a bearing provided in the internal ferrule 4 and an upper pivot (not shown) passing through the external ferrule and connected to the device for adjusting the incidence of the downstream part.

Les directrices d'entrée dirigent l'air sur la couronne 6 d'aubes rotoriques. Ces aubes ont été illustrées schématiquement : elles peuvent comporter des nageoires ou un talon périphérique, que l'on n'a pas représentés. Les aubes rotoriques comportent classiquement une pale 7 séparée de l'échasse 8 par une plateforme 9. L'échasse est fixée à un pied d'aube 10 retenu radialement dans une rainure axiale 11 de la jante 12 du rotor. Le pied est maintenu dans la rainure 11 par des moyens en soi connus et constitués, par exemple, dans le sens radial pour des aubes à nageoires ou à talons périphériques par un verrou 13 disposé entre la surface inférieure du pied d'aube 10 et le fond de la rainure 11. Le maintien dans le sens axial des aubes mobiles et de cette cale axiale est assuré par un moyen connu non représenté.L'étanchéité entre l'étage des directrices et le rotor est assurée par exemple par un joint labyrinthe 14.The inlet directors direct the air on the crown 6 of rotor blades. These blades have been illustrated schematically: they may include fins or a peripheral heel, which have not been shown. The rotor blades conventionally comprise a blade 7 separated from the stilt 8 by a platform 9. The stilt is fixed to a blade root 10 retained radially in an axial groove 11 of the rim 12 of the rotor. The foot is held in the groove 11 by means known per se and constituted, for example, in the radial direction for blades with fins or peripheral heels by a latch 13 disposed between the lower surface of the blade foot 10 and the bottom of the groove 11. The axial vanes and this axial wedge are held in place by a known means, not shown. The seal between the stage of the directors and the rotor is provided, for example, by a labyrinth seal 14 .

La virole interne 4 présente une surface latérale de forme conique, reconstituant avec les plateformes des aubes rotoriques le profil du canal, l'écartement entre virole et plate forme a été volontairement exagéré sur les vues radiales des figures.The internal ferrule 4 has a lateral surface of conical shape, reconstituting with the platforms of the rotor blades the profile of the channel, the spacing between ferrule and platform has been deliberately exaggerated in the radial views of the figures.

Selon l'invention, la virole support interne 4 comporte une découpe 15 centrée par rapport aux parties fixes de deux aubes détectrices voisines, dont la largeur circonférentielle est au moins égale à la largeur transversale de la plateforme d'aube et dont la longueur dans le sens longitudinal est approximativement égale à la longueur du pied d'aube. According to the invention, the internal support ferrule 4 comprises a cutout 15 centered relative to the fixed parts of two neighboring detector blades, whose circumferential width is at least equal to the transverse width of the blade platform and whose length in the longitudinal direction is approximately equal to the length of the blade root.

Selon la formé de réalisation représentée, la découpe 15 est approximativement rectangulaire, deux côtés étant perpendiculaires au bord aval de la virole 4, la largeur 1 circonférentielle de la découpe étant légèrement supérieure à la distance séparant les points extrêmes de la projection sur un même plan diamétral des parties amont 16 et aval 17 d'une plateforme.According to the embodiment shown, the cutout 15 is approximately rectangular, two sides being perpendicular to the downstream edge of the ferrule 4, the circumferential width 1 of the cutout being slightly greater than the distance separating the extreme points of the projection on the same plane. diametral of the upstream 16 and downstream 17 parts of a platform.

La longueur h de la découpe est telle qu'elle permet, compte tenu de la distance séparant le bord aval de la virole du bord amont des plateformes des aubes du rotor, de désengager par coulissement dans le sens amont le pied 10 de la rainure axiale 11.The length h of the cutout is such that it allows, taking into account the distance separating the downstream edge of the ferrule from the upstream edge of the platforms of the rotor blades, to disengage by sliding in the upstream direction the foot 10 of the axial groove 11.

La profondeur Q à l'avant de la découpe permet le passage en hauteur du pied d'aube 10.The depth Q at the front of the cutout allows the passage in height of the blade root 10.

La découpe est fermée par une plaquette amovible 18 maintenue par deux vis'l9 coopérant avec des trous borgnes filetés 20 prévus dans le fond de la découpe de la virole interne 4.The cutout is closed by a removable plate 18 held by two vis'l9 cooperating with threaded blind holes 20 provided in the bottom of the cutout of the internal ferrule 4.

Le mode opératoire pour le remplacement d'une aube est le suivant.The procedure for replacing a blade is as follows.

On désaccouple du dispositif de réglage d'incidence le pivot supérieur de la partie mobile 3 d'une des aubes fixes voisines de la découpe 15 pour amener cette partie mobile dans la position extrême représentée en trait mixte figures 1 et 3. The upper pivot of the movable part 3 of one of the fixed vanes adjacent to the cutout 15 is uncoupled from the incidence adjustment device in order to bring this movable part to the extreme position shown in phantom in Figures 1 and 3.

On fait pivoter les parties mobiles des autres directrices de manière que la partie désaccouplée et la partie mobile encadrant la découpe 15 en soient écartées l'une de l'autre au maximum.The mobile parts of the other guidelines are pivoted so that the uncoupled part and the mobile part framing the cutout 15 are spaced apart from each other as much as possible.

On démonte la plaquette amovible 18 et l'on amène devant la découpe l'aube rotorique à changer.The removable plate 18 is dismantled and the rotor blade to be changed is brought before the cutout.

On déverrouille axialement l'aube et on la fait coulisser vers l'amont dans la rainure 11 pour l'amener dans la découpe et dégager le pied de la rainure. On bascule alors l'aube autour de son pied, de manière à ce que la partie extérieure de l'aube vienne vers l'amont (dans le sens contraire des aiguilles d'une montre suivant la représentation de la figure 5) et on la retire en bout dans le sens longitudinal.The blade is axially unlocked and it is made to slide upstream in the groove 11 to bring it into the cutout and release the foot from the groove. We then tilt the dawn around its foot, so that the outer part of the dawn comes upstream (counterclockwise as shown in Figure 5) and we withdraws at the end in the longitudinal direction.

S'il y a plusieurs aubes à remplacer on amène successivement devant la découpe toutes les aubes à changer que l'on extrait de la même manière.If there are several blades to be replaced, successively bring before the cut all the blades to be changed, which are extracted in the same way.

Le remontage s'opère de manière inverse.Reassembly takes place in reverse.

Après avoir bloqué en direction axiale les aubes, on referme la découpe par la plaquette que l'on fixe à l'aide des deux vis. Il suffit d'accoupler le pivot supérieur de la partie mobile de l'aube au dispositif de réglage d'incidence pour que la soufflante soit en état de fonctionner.After having blocked the blades in the axial direction, the cut is closed by the plate which is fixed with the two screws. It suffices to couple the upper pivot of the movable part of the blade to the incidence adjustment device so that the blower is in working condition.

Le dispositif selon l'invention comporte un usinage simple du bord aval de la virole support interne de l'étage directeur de la soufflante et ne nécessite aucun outillage particulier, ni démontage important pour le changement d'aubes rotoriques. The device according to the invention comprises a simple machining of the downstream edge of the internal support ring of the director stage of the fan and does not require any particular tooling, nor significant disassembly for the change of rotor blades.

Claims (5)

REVENDICATIONS 1. Roue directrice d'entrée de soufflante de turboréacteur permettant le démontage unitaire des aubes mobiles, la roue directrice comportant une partie aval mobile, à incidence variable susceptible de tourner au moins dans un palier prévu dans une virole support interne dont le bord aval reconstitue le profil du canal en direction des plateformes des aubes de l'étage mobile de la soufflante, caractérisée en ce que la virole support interne porte sur son bord aval une découpe (15), centrée par rapport aux parties fixes (2) de deux aubes directrices voisines, dont la largeur circonférentielle est au moins égale à la largeur transversale de la plateforme d'aube rotorique et dont la longueur dans le sens longitudinal est approximativement égale à la longueur du pied d'aube, ladite découpe étant fermée par une plaquette amovible (18).1. Turbo-jet fan inlet guide wheel allowing the unitary disassembly of the movable blades, the guide wheel comprising a movable downstream part, with variable incidence capable of turning at least in a bearing provided in an internal support ferrule whose downstream edge reconstitutes the profile of the channel in the direction of the platforms of the blades of the mobile stage of the fan, characterized in that the internal support ring carries on its downstream edge a cutout (15), centered with respect to the fixed parts (2) of two blades neighboring guidelines, whose circumferential width is at least equal to the transverse width of the rotor blade platform and whose length in the longitudinal direction is approximately equal to the length of the blade root, said cutout being closed by a removable plate (18). 2. Roue selon la revendication 1, caractérisée en ce que la découpe (15) est approximativement rectangulaire, deux de ses côtés étant perpendiculaires au bord aval de la virole support interne (4), la largeur (1) circonférentielle de la découpe étant au moins égale à la distance séparant les points extrêmes de la projection, sur un même plan diamétral, des parties amont (16) et aval (17) d'une plateforme, la longueur dans le sens longitudinal (h) étant prévue pour que, compte tenu de la distance séparant le bord aval de la virole du bord amont des plateformes des aubes, les pieds se désengagent complètement des rainures axiales par coulissement vers l'amont, la profondeur (2) à l'amont de la découpe étant telle qu'elle permet le passage en hauteur des pieds d'aubes.2. Wheel according to claim 1, characterized in that the cutout (15) is approximately rectangular, two of its sides being perpendicular to the downstream edge of the internal support ring (4), the circumferential width (1) of the cutout being at less equal to the distance separating the extreme points of the projection, on the same diametral plane, of the upstream (16) and downstream (17) parts of a platform, the length in the longitudinal direction (h) being provided so that, account given the distance separating the downstream edge of the ferrule from the upstream edge of the blade platforms, the feet completely disengage from the axial grooves by sliding upstream, the depth (2) upstream of the cut being such that it allows the height of the blade roots to pass. 3. Roue selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la plaquette amovible comporte deux perçages pour le passage de vis de fixation (19) coopérant avec des trous borgnes filetés (20) ménagés dans la virole (4).3. Wheel according to claim 1 or 2, characterized in that the removable plate has two holes for the passage of fixing screws (19) cooperating with threaded blind holes (20) formed in the ferrule (4). 4. Procédé pour le démontage et le montage unitaire d'aubes mobiles de soufflante mettant en oeuvre une roue directrice d'entrée selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que4. Method for dismantling and unitary assembly of movable fan blades using an input steering wheel according to one of the preceding claims, characterized in that a) on désaccouple du dispositif de réglage d'incidence a) the incidence adjustment device is uncoupled le pivot supérieur de la partie mobile d'une des the upper pivot of the moving part of one of the aubes voisines de la découpe blades close to the cut b) on déplace ladite partie mobile dans la position la b) moving said movable part in the position la plus éloignée possible de la découpe as far away from the cut as possible c) on fait pivoter les parties mobiles des autres aubes c) the mobile parts of the other blades are pivoted de manière que la partie mobile de l'aube désaccou so that the moving part of the dawn clears plée et la partie mobile de l'aube voisine, encadrant plée and the moving part of the neighboring dawn, framing la découpe, soient écartées l'une de l'autre au cut out, be spaced from each other at maximum maximum d) on démonte la plaquette amovible et l'on amène l'aube d) the removable plate is dismantled and the blade is brought in rotorique à changer devant la découpe ; ; rotor to change before the cut; ; e) on déverrouille axialement l'aube rotorique, on la e) the rotor blade is axially unlocked, it is fait coulisser vers l'amont dans la rainure pour slides upstream in the groove to l'amener dans la découpe et dégager le pied d'aube de bring it into the cutout and release the blade root from la rainure the groove f) on bascule l'aube vers l'avant autour de son pied f) we tip the dawn forward around his foot g) on remonte la nouvelle aube rotorique de manière in g) the new rotor blade is reassembled in a manner verse à la phase e)  pays in phase e) h) on exécute les opérations inverses d) à a) pour la h) the reverse operations are carried out d) to a) for the remise en service de la soufflante. return to service of the blower. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'on opère entre les phases g) et h) le remplacement d'une ou plusieurs aubes rotoriqdes. 5. Method according to claim 4, characterized in that one operates between phases g) and h) the replacement of one or more rotary blades.
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