FR2556410A1 - Dispositif de centrage de l'anneau interieur d'un stator a ailettes a calage variable - Google Patents

Dispositif de centrage de l'anneau interieur d'un stator a ailettes a calage variable Download PDF

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Abstract

AFIN DE PERMETTRE LE REGLAGE EN POSITION DE L'ANNEAU INTERIEUR D'UN STATOR A AILETTES A CALAGE VARIABLE D'UNE TURBOMACHINE, CHACUN DES SECTEURS 7 DE CET ANNEAU EST POURVU DE POINTS DE REGLAGE CONSTITUES DE DOUILLES 14 DE PALIERS DE PIVOT DE PIEDS DES AILETTES 2 QUI COMPORTENT UN FILETAGE EXTERNE COOPERANT AVEC UN TARAUDAGE COMPLEMENTAIRE DE LEUR LOGEMENT ET VIENNENT EN APPUI CONTRE UN EPAULEMENT DES PIVOTS 5 DE SORTE QUE LA POSITION RADIALE DE CHACUN DES SECTEURS 7 PEUT ETRE AJUSTEE PAR ROTATION DES DOUILLES DANS LEUR LOGEMENT.

Description

Dispositif de centrage de l'anneau intérieur d'un stator à ailettes à
calage variable L'invention se rapporte aux stators à ailettes à calage
variable de compresseurs.
Les stators de ce type sont constitués d'ailettes montées
avec possibilités de rotation autour de leur axe longitu-
dinal dans le carter du compresseur, leur angle de calage
par rapport à l'axe du moteur étant commandé par un méca-
nisme extérieur au carter constitué par exemple d'un an-
neau de synchronisme dont le mouvement est transmis au
pivots de tête des ailettes par l'intermédiaire de biel-
lettes.
A leur extrémité inférieure, près de l'axe du moteur, ces
ailettes sont généralement reliées entre elles par un an-
neau intérieur divisé en une pluralité de secteurs dont la face supérieure définit la paroi interne de la veine et
qui supportent des moyens d'étanchéité tel qu'une garnitu-
re d'étanchéité coopérant avec les léchettes d'un joint labyrinthe solidaire du rotor afin de limiter les débits
de fuite interne entre l'aval et l'amont de l'étage stato-
rique.
L'invention concerne en particulier le point de liaison
pieds de l'ailette-anneau interne. Cette liaison est réa-
lisée au moyen d'un pivot de pieds mobile dans une douille de palier logée dans un alésage radial de l'anneau; afin
de conserver la libre dilatation de l'anneau en fonction-
nement, celui-ci possède une certaine liberté de coulisse-
ment le long des pivots de pieds d'ailette.
La qualité des jeux entre léchettes et abradable est déterminante pour le rendement et la performance de la machine. Dans l'hypothèse de tolérances de réalisation à %, le positionnement radial et la rigidité de l'anneau sont assurés par la disposition rayonnante des ailettes. Les jeux sont ainsi déterminés avec précision. En réalité, les ailettes peuvent accuser, au montage, un devers dans
un plan transversal à l'axe du moteur, plus ou moins mar-
qué; de plus, le jeu entre pivot et douille n'est pas nul; ceci conduit à une certaine dispersion de la position radiale de chaque secteur qui n'est pas compensée lorsque ces secteurs sont réunis par les rails portegarniture d'étanchéité et d'usure car la rigidité de l'ensemble est insuffisante. Ainsi, l'anneau peut présenter des défauts de circularité et, de centrage par rapport au rotor. En
outre, en fonctionnement les positions extrêmes des sec-
teurs d'anneaux sont difficiles à estimer; en l'absence de butée notamment entre la plateforme des ailettes et les
secteurs d'anneau, les coins inférieurs des ailettes peu-
vent venir en contact avec la paroi de l'anneau avec comme conséquence une détérioration possible des ailettes lors de leur commande de débattement autour de leur axe par le
système de commande.
Une première amélioration a consisté à réduire le nombre des secteurs constituant l'anneau et le rail afin d'en limiter les effets dûs au fractionnement et à introduire en tête de chaque ailette sous le levier de commande une
cale limitant la position radiale de l'ailette, l'épais-
seur de cette cale étant déterminée en fontion du jeu résiduel du point d'attache. Enfin, en disposant une entretoise faisant office de butée entre le pivot de pied et le rail, on peut limiter les variations de position
radiale des secteurs.
Cependant, outre les difficultés à réaliser par cette méthode un centrage satisfaisant de l'anneau par rapport au
rotor sa mise en oeuvre complique les opérations de main-
tenance en raison du risque d'inversion des cales ou des entretoises au cours d'un remontage. On connait par ailleurs le brevet US 3 079 128 o le pivot
de pieds se termine par un filetage, de façon à bloquer ra-
dialement le secteur d'anneau entre un écrou serré sur le pivot et la plateforme de l'ailette. Une telle réalisation présente l'inconvénient de ne pas se prêter à un réglage en
position du secteur d'anneau nécessitant la reprise en pla-
ce, par usinage, de la garniture d'étanchéité et d'usure; de plus, l'anneau ne possède aucune liberté de glissement permettant d'absorber les dilatations différentielles en fonctionnement. Le brevet GB 749 577 décrit un montage d'anneau intérieur du stator avec possibilité de réglage; les ailettes sont fixées à l'anneau au moyen d'un boulon monté excentré dans un alésage axial des pieds de l'ailette par l'intermédiaire d'un manchon à axes interne et externe excentrés. On peut donc, par ce moyen, effectuer un réglage de la position de
l'anneau par rapport aux ailettes et au rotor; malheureu-
sement, un tel système ne peut s'appliquer à un stator dont
les ailettes sont à calage variable.
L'invention se propose donc de réaliser les objectifs recherchés, c'est-àdire: - limiter les variations de position radiale de l'anneau, - éliminer les risques de contact entre coins inférieurs des ailettes et anneau interne,
- faciliter le réglage en position de l'anneau.
Conformément à l'invention, des moyens de réglage sont répartis sur chaque secteur d'anneau permettant de les positionner radialement. Ces moyens sont constitués par des
douilles de pivot pourvues d'un filetage extérieur coopé-
rant avec un taraudage complémentaire de leur logement dans le secteur d'anneau, de sorte que les douilles étant en
appui contre le bord inférieur de la plateforme des ailet-
tes, un déplacement radial du secteur est obtenu par rota-
tion des douilles dans leur logement. Un moyen de verrouil-
lage est prévu pour éviter toute rotation inopportune une
fois le réglage effectué.
Selon une caractéristique supplémentaire de l'invention, ce moyen de verrouillage est constitué par une bride radiale et circonférentielle solidaire de la face extérieure du rail porte-garniture d'étanchéité et d'usure, venant en butée contre une des faces de la base prismatique de la
douille.
L'invention ressortira mieux de la description qui va
suivre donnant un exemple non limitatif de réalisation en relation avec les dessins annexés sur lesquels:
- la figure 1 est une coupe axiale d'une partie de compres-
seur montrant une liaison pivot de pieds-anneau sans moyen de réglage, la figure 2 est une vue agrandie de la liaison pivot de pieds-anneau présentant un moyen de réglage caractéristique de l'invention, - la figure 3 est une vue semblable présentant un mode de réalisation légèrement différent,
-2556410
- la figure 4 est une vue en coupe partielle selon la
ligne III de la figure 3.
En se reportant à la figure 1, on voit représenté en coupe axiale une partie de compresseur d'un moteur à turbine à gaz. A l'intérieur du carter 1, un étage de stator sépare deux étages d'aubes mobiles 3 montées sur un rotor en forme de tambour. Le stator est formé d'une couronne d'ailettes 2 s'étendant radialement à partir du carter 1 sur lequel
elles sont montées à rotation autour de leur axe longitu-
dinal par l'intermédiaire d'un pivot de tête 4 tourillon-
nant dans un palier du carter 1, avec interposition d'une douille 22. Ce pivot 4 est relié à un mécanisme de commande de calage, non représenté. A leur autre extrémité, en se dirigeant vers l'axe du moteur, les ailettes sont pourvues d'un pivot de pieds 5 mobile dans une douille 6 fixée dans un alésage radial du secteur d'anneau 7. L'anneau définit par sa face extérieure la paroi interne de la veine du compresseur, les secteurs le constituant sont réunis par un rail 8 divisé également en segments dont le nombre est inférieur à celui des secteurs. Les bords du rail 8 sont recourbés en forme de crochets et viennent en prise avec
deux brides latérales de l'anneau.
Ce rail 8 sert de support à un matériau formant garniture d'étanchéité et d'usure 9 qui coopère de façon connue, avec les léchettes 10 du joint labyrinthe solidaire du rotor, pour limiter les fuites dues à la différence des pressions
régnant de part et d'autre de l'étage statorique.
Comme évoqué précédemment, la position radiale de l'anneau sectorisé 7 ne peut être déterminée avec précision à cause
des tolérances de fabrication et de montage; en fonction-
nement, les secteurs d'anneau peuvent coulisser le long des pivots modifiant le jeu entre garniture d'étanchéité et
&5504 I
d'usure et joint labyrinthe d'une part, le jeu entre bords intérieurs des ailettes et la paroi de la veine d'autre part; lorsque ce dernier jeu devient nul, le fonctionnement de la commande du calage des ailettes est contrarié entrainant la détérioration de ces dernières. Enfin le mauvais positionnement de l'anneau, déterminant pour la veine, est cause de perturbation du fontionnement
aérodynamique du compresseur.
Conformément à l'invention, on remédie à ces défauts en ménageant un point de réglage à chaque extrémité des secteurs. En se reportant à la figure 2, on voit représenté une forme
de réalisation de l'invention, les éléments restant inchan-
gés par rapport à la figure 1 portant la même référence.
Le pivot 5 de l'ailette 2 tourillonne dans une douille 12 constituée d'un matériau autolubrifiant tel que le graphite; cette douille est elle-même supportée par une deuxième douille 14 pourvue d'un filetage extérieur coopérant avec un taraudage complémentaire de son logement dans le secteur d'anneau 7. Des pans 15 sont taillés à la base élargie de -la douille 14 qui présente de cette façon une section transversale de forme polygonale par exemple hexagonale
(figure 4) et qui débouche dans une rainure 16, périphéri-
que, de la face intérieure de l'anneau (7). Cette rainure ménage autour de la base de la douille un espace permettant
d'une part, l'utilisation d'un outil d'autre part, un dépla-
cement relatif suffisant de la douille dans le secteur; notamment la douille doit pouvoir venir s'appuyer contre
l'épaulement intérieur de la plateforme 21. Cette plate-
formeest engagée dans un évidement prolongeant la partie
taraudée du logement de la douille 14.
Afin d'éviter en fonctionnement toute rotation inopportune de la douille 14 une patte-frein rapportée sur l'anneau intérieur en assure le verrouillage; à cet effet, le rail 8 comporte une bride 81 radiale, périphérique, sur sa face supérieure qui vient se loger dans la rainure 16 de l'anneau et contre laquelle un des pans de la base de la
douille vient en butée.
Dans la figure 3, au lieu d'utiliser une douille de carbone 12 entre le pivot 5 et la douille 14, on a recouvert le pivot 5 d'un revêtement antifriction 17 tel que le Téflon
par exemple.
Le montage et le réglage en position de l'anneau intérieur est réalisé de la façon suivante: Après avoir disposé les ailettes dans le carter, douilles 22 démontées, les secteurs aux extrémités de chacun desquels
on a prévu un point de réglage sont mis en place par intro-
duction des pivots 5 dans leur palier; les douilles 22
sont ensuite remontées sur les pivots de tête 4. Pour faci-
liter le montage, on donne aux douilles 14 une position initiale dévissée de sorte que l'on obtient une position
quelconque de l'anneau. Le calage point par point est obte-
nu par vissage/dévissage des douilles 14, celles-ci étant
en contact avec la plateforme 21 correspondante. Cette opé-
ration s'effectue en corrélation avec un contrôle de la côte au positionnement désiré. On prend soin de terminer la rotation des douilles 14 sur un pan parallèle au bord de la
rainure 16 en prévision du montage de la bride 81.
On notera que si la base de la douille 14 est taillée en 6 pans et que le pas de filetage est de 0,5 mm, la précision de réglage par chaque sixième de tour de la douille est de
0,08 mm.
L'anneau est ainsi reconstitué de proche en proche et les
secteurs solidarises entre eux par mise en place des seg-
ments de rail porte-garniture d'étanchéité et d'usure 8.
En résumé, grâce à cette solution: - on parvient à maîtriser la géométrie de l'anneau et à assurer la continuit6 de la paroi interne de la veine en éliminant les ressauts circonférentiels entre secteurs, - il est permis d'employer des tolérances de fabrication qui normalement seraient incompatibles avec les jeux demandés, - enfin, on garantit les jeux entre rotors et stators dans
des écarts réduits.

Claims (6)

REVENDICATIONS
1. Dispositif de centrage de l'anneau intérieur d'un stator a ailettes à caiage variable dont les ailettes (2) sont montées avec possibilité de rotation autour de leur axe longitudinal dans un palier du carter de la turbomachine et comportent à leur extrémité intérieure un pivot de pieds (5) tourillonnant dans un palier dudit anneau; cet anneau, divisé en secteurs (7) supportant des moyens d'étanchéité (9) destinés à réduire les fuites internes entre le stator et le rotor; dispositif caractérisé en ce que des points de réglage sont répartis sur les secteurs; en ces points les douilles (14) de palier de pivot de pieds
(5) des ailettes (2) comportent un filetage externe coopé-
rant avec un taraudage complémentaire de leur logement et viennent en appui contre un épaulement dont sont pourvus
lesdits pivots (5) de sorte que la position radiale de cha-
que secteur (7) peut être ajustée par rotation des douilles (14) dans leur logement, un moyen de blocage étant prévu
pour verrouiller ces douilles en position une fois le ré-
glage effectué.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les points de réglage sont disposés aux extrémités de
chaque secteur (7).
3. Dispositif selon l'une des revendications précédentes
caractérisé en ce que les pivots (5) sont revêtus d'un
matériau antifriction (17).
4. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2 carac-
térisé en ce qu'un manchon en carbone (12) est interposé
entre les pivots (5) et les douilles (14).
5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes
a556410 caractérisé en ce que la base des douilles (14) est de section à forme polygonale; les faces latérales (15) coopérant avec une patte-frein rapportée sur l'anneau
intérieur pour le verrouillage en position des douilles.
6. Dispositif de centrage, selon la revendication 5 d'un anneau intérieur supportant un rail (8) porte-garniture d'étanchéité et d'usure (9) coopérant avec les léchettes d'un joint labyrinthe monté sur le rotor caractérisé en ce que la patte-frein est constituée par une bride (81)
radiale solidaire de la face supérieure dudit rail (8).
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