FR2892147A1 - Dispositif de guidage d'aube de stator a calage variable dans une turbomachine axiale - Google Patents

Dispositif de guidage d'aube de stator a calage variable dans une turbomachine axiale Download PDF

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Abstract

La présente invention porte sur un dispositif de guidage d'aube de stator à calage variable d'une turbomachine axiale, l'aube comprenant une pale (22), une plateforme (23) et un pivot (24) monté dans le carter de la turbomachine. Le dispositif est caractérisé par le fait qu'il comprend un palier intégré à la plateforme. En particulier le dispositif comprend une douille (26b) entre la plateforme et le carter, et le palier intégré est formé entre la douille est la plateforme. Notamment, la douille comprend une portion de surface cylindrique (26b1) du côté de la plateforme coopérant avec une portion de surface cylindrique (23b1) complémentaire sur la plateforme pour former ledit palier intégré.

Description

La présente invention se rapporte au domaine des turbomachines telles
qu'un compresseur axial d'un moteur à turbine à gaz, et vise en particulier les aubes de stator à calage variable.
Un système articulé, comme les aubes de redresseur à calage variable d'un compresseur de moteur à turbine à gaz, comprend des pièces en mouvement relatif les unes par rapport aux autres. Sur les figures 1 et 2, on a représenté de façon schématique, une aube 1 de redresseur à calage variable montée dans le carter 3 de la machine. L'aube comprend une pale 12, une platine ou plateforme 13 et une tige formant pivot 14. Le pivot 14 est logé dans un alésage ou orifice radial ménagé dans la paroi du carter 3 par l'intermédiaire de différents paliers. Un des paliers, le palier bas est constitué d'une douille 4 en contact glissant avec la partie basse de la tige formant pivot 14, directement ou par l'intermédiaire d'une frette 14'. La douille 4 est solidaire du carter et comprend une portion 4' logée dans le fond d'un lamage usiné dans la paroi de ce carter. Elle est en contact radialement avec la plateforme 13. La partie haute du pivot 14 est retenue dans un palier haut formé d'une douille 5. La face opposée de la plateforme 13 par rapport à la douille forme la base de la pale et est balayée par les gaz traversant la turbomachine. Un écrou 15 maintient l'aube dans son logement. Un levier 19, lui même actionné par des organes de commande, commande la rotation de l'aube autour de l'axe XX de la tige pour mettre celle-ci dans la position requise par rapport à la direction du flux gazeux. Les mouvements relatifs résultent du glissement des surfaces en contact entre elles.
Dans le cas d'un compresseur de moteur à turbine à gaz, la pale 12 est soumise aux efforts aérodynamiques selon la flèche A. Il s'ensuit que l'application d'un moment sur les deux paliers bas et haut, associée à la rotation de calage autour de l'axe XX sur une amplitude de plus de 40 degrés, entraîne une usure des douilles. Cette usure provoque une inclinaison de l'aubage qui peut être dommageable pour le compresseur.
Le présent déposant s'est fixé comme objectif d'assurer le guidage des aubes de stator à calage variable en prévenant ces inconvénients, à savoir : L'usure des douilles du dispositif de guidage créant une inclinaison 35 excessive des aubes sous l'effort aérodynamique. L'augmentation des efforts de manoeuvre des aubes de stator à calage variable. 40 L'invention parvient à ces objectifs avec un dispositif de guidage caractérisé par le fait qu'il comprend un palier intégré à la plateforme.
Par le moyen de l'invention, on réduit la distance entre le point d'application de l'effort aérodynamique et le palier du dispositif de guidage du pivot situé au bas du pivot. Cette diminution de hauteur réduit le moment appliqué à l'aube. Il s'ensuit que l'effort de réaction au niveau du pivot pour s'opposer au moment est plus faible. Ainsi les efforts de matage aux contacts entre le pivot de l'aube et la douille sont plus faibles d'où une usure réduite.
Lorsque le dispositif comprend une douille entre la plateforme et le carter, le palier intégré est de préférence formé entre la douille et la plateforme.
Avantageusement, la douille comprend une portion de surface cylindrique du côté de la plateforme coopérant avec une portion de surface cylindrique complémentaire sur la plateforme pour former ledit palier intégré. Plus particulièrement, ladite douille comprend une nervure annulaire avec une portion de surface cylindrique coopérant avec une rainure de forme complémentaire pour former ledit palier intégré.
Le dispositif comprend éventuellement un palier haut entre la partie haute du pivot et son logement dans le carter.
Conformément à un mode de réalisation avantageux, le dispositif de guidage comprend un palier bas entre la partie basse du pivot et son logement dans le carter. Il permet de réduire encore les charges sur les douilles en les répartissant.
D'autres caractéristiques et avantages, apparaîtront à la lecture de deux modes 25 de réalisation non limitatifs de l'invention en référence aux dessins annexés sur lesquels : La figure 1 représente une aube de stator à calage variable, de l'art antérieur, montée dans un carter de compresseur; La figure 2 représente une aube de stator à calage variable avec un 30 dispositif de guidage selon un premier mode de réalisation; La figure 3 montre une aube de stator à calage variable avec un dispositif de guidage selon un deuxième mode de réalisation.
En se reportant à la figure 2, on voit une aube de stator à calage variable 20 avec 35 une pale 22, une plateforme 23 et un pivot 24. Le pivot 24 est logé dans un alésage radial du carter 3 qui est par exemple celui du compresseur d'un moteur à turbine à gaz. L'aube est retenue par un écrou 28 dans sa partie haute et relié à un levier de commande de calage comme cela est connu. Les termes haut et bas désignent la position par rapport à l'axe du moteur, un élément haut étant 40 éloigné de l'axe par rapport à un élément bas. Le dispositif de guidage de l'aube est constitué ici d'une douille cylindrique 25 entre le pivot 24 et le logement dans le carter 3. Cette douille assure également l'étanchéité. Une douille 26 dans la partie basse du pivot, comprend une partie cylindrique 26a entre la partie basse du pivot et le logement dans le carter. La douille se prolonge par une partie globalement en forme de disque, entre la plateforme 23 et le fond du lamage du carter constituant le logement de celle-ci. Conformément à l'invention, un palier est formé au niveau de la plateforme. Selon ce mode de réalisation, le palier est formé par la coopération d'une nervure 26b1 et d'une rainure 23b 1. La nervure circulaire est disposée sur la face de la douille tournée vers la plateforme 23. Cette nervure est selon cet exemple à section carré et est ajustée dans la rainure 23b1 de forme complémentaire, creusée dans la face de la plateforme tournée vers la douille 26. Les deux parties, nervure et rainure, forment un palier intégré 23b1-26b1 qui reprend les efforts aérodynamiques appliqués sur la pale et les transmet au carter 3.
On note que dans cette réalisation, il n'y a pas de contact glissant entre la partie basse du pivot 24 et la douille 26a. La partie haute du pivot forme un palier haut 15 29
On note également que le rayon du palier intégré est choisi de manière à ce que les frottements induisent une résistance au pivotement de l'aube qui soit acceptable et ne perturbe pas le fonctionnement des moyens de commande du 20 calage.
A titre d'exemple on a chiffré l'avantage de cette disposition : les forces en présence sont la force F aérodynamique, la force F l de réaction du carter sur la partie basse du dispositif de guidage et la force F2 de réaction du carter sur la 25 partie haute du dispositif de guidage.
L, 50mm, est la distance entre le point d'application de F et le palier bas, L1, 40 mm, est la distance entre le palier bas et le palier haut. Pour une valeur F de 100 daN, les valeurs de F1 et F2 sont alors respectivement de 225 daN et 125 daN.
30 On voit sur le tableau ci dessous qu'en rapprochant le palier bas de 8 mm de la pale, le gain en réduction d'effort est de 17% et 30% respectivement. Art antérieur Invention Gain F (daN) 100 100 F1 (daN) 225 187,5 17% F2 (daN) 125 87,5 30% L (mm) 50 42 LI (mm) 40 48 Moment 5000 4200 35 On a représenté sur la figure 3 une variante de l'invention selon laquelle on maintient le palier au bas du pivot par rapport à la solution précédente. Avec ce palier bas doublant le palier intégré à la plateforme, la charge est répartie entre F1 et F1'. Les références sont les mêmes que pour la solution précédente. On distingue le palier bas supplémentaire formé par la coopération de la frette 31 montée sur le pivot 24 avec la portion cylindrique 26a de la douille 26.

Claims (7)

REVENDICATIONS
1. Dispositif de guidage d'aube de stator à calage variable d'une turbomachine axiale, l'aube comprenant une pale (22), une plateforme (23) et un pivot (24) monté dans le carter (3) de la turbomachine, caractérisé par le fait qu'il comprend un palier (23b1-26b1) intégré à la plateforme (23).
2. Dispositif de guidage, selon la revendication 1, comprenant une douille (26b) entre la plateforme et le carter, dont le palier intégré est formé entre la douille (26b) et la plateforme (23).
3. Dispositif de guidage, selon la revendication 2, dont la douille (26) comprend une portion de surface cylindrique (26b1) du côté de la plateforme, coopérant avec une portion de surface cylindrique (23b1) complémentaire sur la plateforme pour former ledit palier intégré.
4. Dispositif de guidage, selon la revendication 3, dont ladite douille comprend une nervure annulaire (26b 1) avec une portion de surface cylindrique coopérant avec une rainure (23b 1) de forme complémentaire pour former ledit palier intégré.
5. Dispositif de guidage, selon l'une des revendications précédentes, comprenant un palier haut entre la partie haute du pivot (24) et son logement dans le carter (3).
6. Dispositif de guidage, selon l'une des revendications précédentes, comprenant un palier bas (31) entre la partie basse du pivot (24) et son logement dans le carter.
7. Dispositif de guidage, selon l'une des revendications précédentes, dont la douille (26) comprend une portion cylindrique (26a) entre le pivot (24) et le carter.35
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