FR2732408A1

FR2732408A1 - Tuyere, en particulier pour turboreacteur

Info

Publication number: FR2732408A1
Application number: FR8304275A
Authority: FR
Inventors: Gerard Ernest Andre Jourdain; Marcel Robert Soligny
Original assignee: Societe Nationale dEtude et de Construction de Moteurs dAviation SNECMA; SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 1983-03-16
Filing date: 1983-03-16
Publication date: 1996-10-04
Also published as: GB2307721A; DE3409552A1; GB8403416D0; DE3409552C2; GB2307721B

Abstract

Les corps des vérins (2) de commande des pivotements des volets convergents (6) sont assemblés, vers l'aval, par leurs pattes (2c, 2d) et des organes d'accouplement (4c-4d), de façon à former, en aval, une première structure, polygonale ou circulaire, et rigide. Selon l'invention, les palonniers (16), qui transmettent les efforts de commande des tiges (14) des vérins (2), aux volets (6), par des biellettes (20a, 20b), sont accouplés entre eux par leurs extrémités (16c, 16d) de façon à former, en amont, une seconde structure polygonale, assurant la synchronisation des volets (6). L'invention est applicable aussi bien aux tuyères convergentes qu'aux tuyères convergentes-divergentes.

Description

TUYERE, EN PARTICULIER POUR TURBOREACTEUR
La présente invention concerne une tuyère, en particulier pour turboréacteur.

La demande de brevet FR 81.21980 que la Demanderesse a déposée le 24 novembre 1981 pour "Tuyère convergentedivergente, en particulier pour turboréacteur", décrit une tuyère qui comporte trois ensembles annulaires de volets : un ensemble de volets convergents, prolongé par un ensemble de volets divergents, et un ensemble de volets secondaires, dits "froids", s'étendant à l'extérieur des volets convergents et divergents, coaxialement à ceux-ci, de façon à les envelopper ; des vérins à course linéaire sont répartis régulièrement autour de la sortie du canal, et sont accouplés respectivement à des points appropriés d'un volet convergent sur deux, pour le faire pivoter par rapport à ladite sortie du canal ; cette tuyère comporte en outre des organes d'asservissement de la position d'au moins un volet froid sur deux, à celle du volet convergent correspondant, et des moyens pour synchroniser les pivotements des volets convergents ; les corps des différents vérins sont, d'une part, articulés sur le bord annulaire de la sortie du canal, et, d'autre part, solidarisés entre eux par des éléments transversaux, formant, avec les corps des vérins, une structure polygonale ou circulaire, coaxiale au bord de la sortie du canal et sensiblement rigide ; les bords amont des volets convergents et "froids sont d'autre part articulés sur les corps des vérins eux-mêmes, dont les tiges, sortant de leurs extr- mités amont, portent chacune un palonnier transversal, ayant ses deux bras accouplés au volet convergent correspondant par des tringleries appropriées.Par ailleurs, les tringleries d'accouplement associées à deux vérins voisins sont accouplées entre elles par des organes transversaux de synchronisation, qui s'étendent entre les deux vérins, par exemple par des éléments tubulaires, munis chacun, à ses deux extrémités, de pattes extérieures radiales, articulées respectivement sur les corps des deux vérins.

Cette dernière disposition assure la synchronisation des actions de commande des tiges des vérins sur les volets correspondants. Il s'agit évidemment d'une structure assez complexe, dont la fonction de synchronisation risque d'être perturbée en raison notamment des jeux qui peuvent apparaître dans certaines des articulations, par exemple en raison de différences de dilatation thermique et/ou de phénomènes d'usure. De même, les organes d'asservissement des volets "froids" aux volets convergents comportent des tringleries complexes, à plusieurs articulations, dont le fonctionnement correct peut être perturbé par les mêmes phénomènes.

La demande de brevet FR 80.27788 que la Demanderesse a déposée le 30 décembre 1980 pour "Tuyère convergentedivergente, en particulier pour turboréacteur" décrit également une tuyère convergente-divergente du type considéré, dans laquelle les moyens de transmission, insérés entre les vérins et les volets convergents correspondants, d'une part, et les moyens de synchronisation des pivotements des volets convergents d'autre part, sont formés par une unique chaîne cinématique, crénelée et annulaire ; des leviers de commande sont articulés chacun par des biellettes à la structure fixe de la tuyère et s'étendent suivant la largeur de l'un des volets convergents suiveur, parallèlement aux axes d'articulation de ses bords ; des biellettes de commande sont articulées chacune, par l'in termédiaire de rotules, à une extrémité, sur l'extrémité voisine de l'un des leviers de commande , et, à son autre extrémité, sur le bord voisin du volet convergent le plus proche, de façon à commander ses pivotements. Dans cette chaîne cinématique, les organes de commande et de synchronisation des mouvements des différents volets convergents forment donc une structure indissociable, et relativement complexe, qui présentent sensiblement les inconvénients précédemment mentionnés.

La demande de brevet européen EP 0033044 que la Demanderesse a déposée le 23 décembre 1980 pour "Dispositif de tuyère de turboréacteur" décrit également une tuyère dans laquelle un élément annulaire sert de support à la fois pour deux ensembles annulaires de volets pivotants, ainsi que pour leurs vérins de commande, dont les tiges, tournées vers l'aval de la tuyère, actionnent les volets pivotants correspondants par l'intermédiaire de palonniers les bras les plus proches de deux palonniers voisins sont accouplés entre eux par un mécanisme de synchronisation, également porté par l'élément tubulaire. Ces structures relativement complexes présentent les inconvénients déjà mentionnés.

La présente invention concerne une tuyère du type comportant au moins deux ensembles annulaires et coaxiaux, l'un de volets convergents, l'autre ensemble, de volets secondaires, dits "froids", s'étendant à l'extérieur des volets convergents, de façon à les envelopper, des vérins à course linéaire, répartis régulièrement autour de la sortie du canal, et accouplés respectivement à des points appropriés d'un volet convergent sur deux, pour le faire pivoter par rapport à ladite sortie du canal, des organes d'asservissement de la position d'au moins un volet "froid" sur deux, à celle du volet convergent correspondant, et des moyens pour synchroniser les pivotements des volets convergents, les corps des différents vérins étant, d'une part, articulés sur le bord annulaire de la sortie du canal, et, d'autre part, solidarisés entre eux par des éléments transversaux formant, avec les corps des vérins, une première structure, polygonale ou circulaire, coaxiale au bord de la sortie du canal, et sensiblement rigide, les bords amont desdits volets convergents et "froids" étant articulés sur les corps des vérins eux-mêmes, dont les tiges, sortant de leurs extrémités amont, portent chacune un palonnier transversal, ayant ses deux bras accouplés au volet convergent correspondant par des tringleries appropriées.

La tuyère selon la présente invention est de ce type connu, mais elle ne présente aucun des inconvénients des tuyères du même type, notamment de celles qui ont été mentionnées précédemment. Elle est caractérisée en ce que les palonniers ont des longueurs telles que leurs extrémités voisines sont accouplées deux à deux de façon à former une seconde structure, polygonale ou circulaire, coaxiale à la première structure, mais articulée au niveau des extrémités accouplées des palonniers, et que les volets "froids" sont asservis directement aux volets convergents par des biellettes de longueur fixe.

La synchronisation des pivotements des volets convergents est donc assurée au niveau des palonniers portés par les tiges des vérins de commande, c'est-à-dire que cette synchronisation est obtenue grâce à une conformation particulière des palonniers, qui font partie des dispositifs de commande des volets, cette conformation permettant d'associer tous les palonniers en une structure polygonale ou circulaire, qui, pour toute position des tiges des vérins de commande, se trouve entièrement dans un même plan, perpendiculaire à l'axe de la tuyère. Il s'agit donc d'une réalisation particulièrement simple, économique et fiable des moyens de synchronisation, puisqu'elle utilise partiellement, pour constituer ces moyens de synchronisation, les palonniers qui sont prévus de toute façon pour assurer la commande des pivotements des volets.La synchronisation obtenue est d'ailleurs particulièrement efficace et fiable, puisque, par exemple, la rupture de la tige d'un vérin de commande, ou bien la rupture de l'un des éléments de la tringlerie d'accouplement d'un bras de palonnier avec un volet convergent, sera pratiquement sans effet sur ladite synchronisation, parce que le volet concerné sera maintenu en position correcte au moins par la tringlerie associée à l'autre bras du palonnier correspondant, lequel sera maintenu dans le même plan que les autres palonniers en raison de sa coopération avec les deux palonniers voisins. Enfin, l'asservisssement direct des volets "froids" aux volets convergents, par des biellettes de longueur fixe, constitue une simplification importante par rapport aux tuyères du même type, antérieurement connues.

A titre d'exemple, on a décrit ci-dessous et illustré schématiquement au dessin annexé une forme de réalisation d'une tuyère selon la présente invention.

La figure 1 représente la moitié supérieure de cette
tuyère, en coupe partielle par un plan axial.

La figure 2 représente une partie d'un développement
de l'ensemble annulaire formé par les volets conver
gents de la tuyère, leurs vérins de commande, ainsi
que les dispositifs de transmission et de synchroni
sation qui leur sont associés.

Les figures 3, 4 et 5 sont des vues en coupe partielle
suivant les lignes III-III, IV-IV et V-V de la figure 2.

Sur la figure 1, 1 désigne la paroi externe de la sortie du canal d'un turboréacteur, non représenté. Comme visible sur les figures 1 et 2, des vérins à action linéaire, 2, sont disposés à l'extérieur de la paroi externe 1, de ma niere que leurs axes respectifs se trouvent dans des plans radiaux - tel que celui de la figure 1 -, régulièrement espacés. Les différentes figures montrent que l'extrémité amont de chaque vérin 2 est pourvue de deux pattes latérales, 2a et 2b, qui s'étendent dans des directions sensiblement périphériques, de part et d'autre du corps du vérin 2, et dont les extrémités sont assujetties à deux bossages, la et lb, de ladite paroi externe 1, par l'intermédiaire de rotules 3a, et 3b. Ces dispositifs de fixation peuvent être éventuellement remplacés chacun par une chape et une bride montée pivotante dans cette chape.

De même, comme visible sur les figures 2 et 5, la partie aval de chaque vérin 2 comporte deux pattes latérales 2c et 2d, la patte 2d se terminant par une fourche 4d, formant une chape, dans laquelle vient s'engager un oeilleton 4c, prolongeant la patte 2c du vérin 2 le plus voisin ; chaque oeilleton tel que 4c, engagé dans une chape telle que 4d, en est rendu solidaire par un axe tel 5 (figure 5), par exemple l'axe d'un boulon ; l'ensemble formé par les parties aval des vérins 2, et leurs pattes latérales, 2c et 2d, solidarisées par les dispositifs 4c - 4d et 5, forme une première structure, coaxiale à la paroi externe 1 de la sortie du canal, et rigide ; selon la forme des pattes latérales 2c et 2d de chaque vérin 2, cette structure qui se trouve sensiblement dans un premier plan perpendiculaire à l'axe de la tuyère, a une forme sensiblement polygonale comme visible sur la figure 5, ou bien elle peut même avoir une forme sensiblement circulaire.

Un premier ensemble de volets convergents 6 est monté pivotant sur les parties aval des vérins 2 ; comme visible notamment sur les figures 1, 2 et 4, chaque volet convergent 6 est articulé sur la partie aval du corps du vérin 2 correspondant, par l'intermédiaire de deux leviers coudés, 7a et 7b, parallèles l'un à l'autre ; chacun des leviers tels que 7a et 7b est disposé dans un plan sensiblement axial de la tuyère et chacun comporte un premier bras, par exemple 7a1 et 7bl solidaire du volet convergent correspondant, 6, et un second bras 7a2 et 7b2 tourné vers l'extérieur de la tuyère (figure 1) ; les deux bras 7al et 7a2 ou 7bl et 7b2 de chaque levier coudé tel que 7a ou 7b se raccordent au niveau d'un coude, qui est lui-même articulé, au moyen d'un axe 8, s'étendant entre les deux leviers 7a et 7b, et d'un tube 10, concentrique audit axe 8, sur deux pattes, 9a et 9b, solidaires de la partie aval du corps du vérin 2, comme le montre bien les figures 2 et 4.

Un second ensemble de volets, dits "froids", 11, s'étend à l'extérieur des volets convergents 6, de façon à les envelopper ; ces volets "froids", 11, ont leur bord amont articulé par des axes 12c, 12d (figure 5), engagés dans des chapes correspondantes des pattes, 2c et 2d, solidaires de la partie aval du vérin 2 correspondant. Chaque volet convergent 6 est d'autre part accouplé au volet "froid" correspondant, 11, par une biellette 13, de longueur prédéterminée, dont une extrémité est articulée en 13a (figure 1) près du coude du levier 7b correspondant, et l'autre extrémité, en 13b, sur le volet "froid" correspondant 11.

De l'extrémité amont de chaque vérin 2 sort une tige de commande, 14, dont l'extrémité forme une fourche, 14a, traversée par un axe radial 15. La partie médiane d'un palonnier 16, à deux bras égaux, 16a et 16b, est engagée dans la fourche 14a terminant la tige 14 de chaque vérin 2, de façon à coopérer avec l'axe 15 par l'intermédiaire d'une rotule 17 (figure 1). Selon la présente invention, les palonniers 16 ont des longueurs, généralement égales entre elles, telles que leurs extrémités voisines peuvent être accouplées deux à deux ; on voit notamment, à l'extrémité inférieure gauche de la figure 2, que le bras 16b du palonnier inférieur 16 - qui n'est représenté qu'en partie - se termine par un axe 16c, qui est engagé librement dans un perçage d'une rotule 18, elle-même solidaire de l'extrémité correspondante 16d, du bras 16a du palonnier 16 immédiatement supérieur.Grâce notamment aux rotules telles que 18, les différents palonniers tels que 16, généralement rectilignes, se disposent suivant les différents côtés d'un polygone situé dans un second plan perpendiculaire à l'axe de la tuyère.

Les parties médianes des bras 16a et 16b de chaque palonnier 16 sont accouplées, par l'intermédiaire d'axes sensiblement radiaux, 19a et 19b, aux premières extrémités de biellettes, 20a et 20b, qui sont disposées parallèlement à l'axe du vérin 2 correspondant ; les secondes extrémités des biellettes 20a et 20b sont accouplées respectivement, par l'intermédiaire de rotules 21a, 21b (figure 4), aux extrémités d'un tube 22, lui-même solidaire des seconds bras 7a2 et 7b2 des deux leviers coudés, 7a et 7b, solidaires du volet convergent 6 correspondant.

Lorsque la tige 14 de chacun des vérins 2 sort du corps du vérin correspondant, ou y rentre, la fourche 14a et l'axe 15, montés à l'extrémité de ladite tige 14, exercent, par l'intermédiaire de la rotule 17, sur la partie médiane du palonnier 16 correspondant, une force de direction sensiblement axiale, et dirigée, suivant le cas, vers la gauche ou vers la droite des figures 1 et 2.Cette force est transmise aux biellettes correspondantes, 20a et 20b, associées au vérin 2 considéré, par l'intermédiaire des axes 19a et 19b, et lesdites biellettes la transmettent, par leurs autres extrémités, par l'intermédiaire des rotules 21a et 21b, respectivement aux extrémités du tube 22 ; ce dernier pivote par suite autour de l'axe 8, en faisant pivoter les leviers 7a et 7b de même que le volet convergent 6 qui en est solidaire, dans un sens qui dépend évidemment de celui de la force transmise par les biellettes 20a et 20b ; sous l'effet du couple de pivotement ainsi transmis, le volet convergent 6 pivote lui-même autour de l'axe 8. Par l'intermédiaire des biellettes telles que 13, les pivotements des volets convergents 6 produisent des pivotements concomitants des volets froids correspondants, 11, autour de leurs axes de pivotement tels que 12c.

L'axe 8 étant maintenu, par le tube 10 et les pattes 9a et 9b, dans une position fixe dans un plan perpendiculaire à l'axe de la tuyère, le tube 22 est maintenu lui-même parallèle à cette direction fixe, par l'intermédiaire notamment des bras 7a2 et 7b2 des leviers 7a et 7b par ailleurs, les pivotements des palonniers tels que 16, notamment autour de l'axe 15 porté par la fourche 14a d'extrémité de la tige 14 du vérin 2 correspondant, qui seraient éventuellement autorisés par les rotules, 21a et 21b, interposées entre les extrémités du tube 22 d'une part, et les extrémités correspondantes des biellettes 20a et 20b, d'autre part, sont pratiquement empêchés par l'accouplement deux à deux des extrémités voisines des différents palonniers 16, si bien que les pièces 22, 20a, 20b et la partie médiane du palonnier 16 correspondant forment sensiblement un rectangle indéformable. Comme on l'a déjà indiqué, les palonniers 16 restent disposés, quelles que soient les positions des tiges 14 des différents vérins 2, sensiblement suivant les côtés d'un polygone situé dans un plan perpendiculaire à l'axe de la tuyère. La parfaite synchronisation entre les pivotements des volets convergents 6, qui est ainsi obtenue, ne risquerait même pas d'être perturbée en cas de rupture de la tige 14 de l'un des vérins 2, ou de l'une des deux biellettes de commande, 20a et 20b, qui lui sont associées.En effet, dans le cas d'une telle rupture, le pivotement du volet convergent 6 correspondant serait encore assuré, avec un sens et une amplitude corrects, par l'intermédiaire du palonnier 16 correspondant et de la ou des biellettes, 20a et 20b, non rompues, en raison du fait que ledit palonnier 16 participerait au mouvement d'ensemble des autres palonniers dans un plan perpendiculaire à l'axe de la tuyère.

La présente invention n'est pas limitée à la forme de réalisation précédemment décrite ; elle englobe toutes ses variantes. Les vérins 2 pourraient être en particulier réalisés conformément aux figures 9 et 10 de la demande de brevet FR 81.21980, qui a déjà été mentionnée, de façon à soustraire les parties coulissantes de chaque vérin aux efforts et aux déformations auxquels son corps peut être soumis en raison du fait qu'il est incorporé dans la structure rigide supportant l'ensemble des éléments de la tuyère. Bien que la présente invention ait été décrite en application à une tuyère comportant seulement un premier ensemble de volets convergents et un second ensemble, coaxial, de volets "froids", elle pourrait être appliquée aisément à une tuyère convergente-divergente, comportant un troisième ensemble, de volets divergents.

Claims

REVENDICATIONS

1. Tuyère, en particulier pour turboréacteur, comportant au moins deux ensembles annulaires et coaxiaux, l'un de volets convergents (6), l'autre ensemble, de volets secondaires (11), dits "froids", s'étendant à l'extérieur des volets convergents (6), de façon à les envelopper, des vérins (2) à course linéaire, répartie régulièrement autour de la sortie du canal (1), et accouplés respectivement à des points appropriés d'un volet convergent (6) sur deux, pour le faire pivoter par rapport à ladite sortie du canal (1), des organes d'asservissement de la position d'au moins un volet "froid" (11) sur deux, à celle du volet convergent (6) correspondant, et des moyens pour synchroniser les pivotements des volets convergents (6), les corps des différents vérins (2) étant, d'une part, articulés sur le bord annulaire de la sortie du canal (1), et, d'autre part, solidarisés entre eux par des éléments transversaux (2c, 2d, 5) formant, avec les corps des vérins (2), une première structure, polygonale ou circulaire, coaxiale au bord de la sortie du canal (1) et sensiblement rigide, les bords amont desdits volets convergents (6) et "froids" (11) étant articulés sur les corps des vérins eux-mêmes, dont les tiges (14), sortant de leurs extrémités amont, portent chacune un palonnier transversal (16), ayant ses deux bras (16a, 16b) accouplés au volet convergent (6) correspondant par des tringleries appropriées, tuyère caractérisée en ce que les palonniers (16) ont des longueurs telles que leurs extrémités voisines sont accouplées deux à deux de façon à former une seconde structure, polygonale ou circulaire, coaxiale à la première structure, mais articulée au niveau des extrémités accouplées (16c, 16d) des palonniers (16), et que les volets "froids" (11) sont asservis directement aux volets convergents (6) par des biellettes (13) de longueur fixe.

2. Tuyère selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque volet convergent (6), accouplé avec l'un des vérins (2), est articulé sur le corps dudit vérin (2) par l'intermédiaire d'au moins un levier coudé (7a ou 7b), disposé dans un plan sensiblement axial de la tuyère, et comportant un premier bras (7al ou 7bol), solidaire dudit volet convergent (6), un coude articulé, au moyen d'un axe (8), à l'extrémité d'une patte (9a ou 9b) solidaire de la partie aval du corps du vérin (2), et un second bras (7a2 ou 7b2), tourné vers l'extérieur de la tuyère.

3. Tuyère selon la revendication 2, caractérisée en ce que deux leviers coudés, parallèles (7a, 7b), associés à un même volet convergent (6), ont leurs seconds bras (7a2, 7b2) accouplés par un organe transversal tel qu'un élément de tube (22), passant librement entre les volets convergent (6) et "froid" (11) correspondants, et en aval du corps du vérin (2) accouplé audit volet convergent (6).

4. Tuyère selon la revendication 3, caractérisée en ce que chaque tringlerie d'accouplement d'un bras de palonnier (16) avec un volet convergent (6) comporte une biellette (20a ou 20b), dont les extrémités sont articulées respectivement au bras correspondant (16a ou 16b) du palonnier (16) par un axe radial (19a ou 19b), et à l'extrémité correspondante de l'élément de tube (22) par l'intermédiaire d'une rotule (21a ou 21b).