FR2894302A1 - Dispositif de guidage d'une aube a angle de calage variable - Google Patents

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Dispositif de guidage d'une aube à angle de calage variable dans une turbomachine, l'aube (10) comprenant une queue cylindrique (14) guidée en rotation dans une cheminée cylindrique (16) d'un carter au moyen d'une douille cylindrique (40), cette douille comportant un rebord annulaire externe (48) en appui sur une extrémité (50) de la cheminée par l'intermédiaire d'une cale annulaire (60) déformable élastiquement en compression pour le rattrapage du jeu axial de la queue (14) de l'aube dans la cheminée (16) du carter.

Description

Dispositif de guidage d'une aube à angle de calage variable
La présente invention concerne un dispositif de guidage en rotation d'une aube à angle de calage variable, en particulier dans une turbomachine telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion. Dans une turbomachine, des rangées annulaires d'aubes à angle de calage variable sont portées par le stator de la turbomachine, entre des roues de compresseur, et sont associées à des moyens de réglage de leur position angulaire permettant de redresser et d'optimiser l'écoulement des gaz s'écoulant dans la turbomachine. Chaque aube comprend une queue cylindrique axiale qui est centrée et guidée en rotation dans une cheminée cylindrique d'un carter de la turbomachine au moyen d'au moins une douille cylindrique en matière anti-friction qui comporte un rebord annulaire externe en appui sur une extrémité de la cheminée. L'orientation des aubes est réglable à l'aide de biellettes ou leviers de commande dont une première extrémité comprend un orifice engagé sur une extrémité de la queue cylindrique d'une aube et est serrée sur un épaulement de la queue cylindrique par un écrou vissé sur l'extrémité de la queue cylindrique. La première extrémité de la biellette repose par ailleurs sur le rebord externe de la douille cylindrique et glisse sur celui-ci lors du pivotement de la biellette autour de l'axe de l'aube. La seconde extrémité de la biellette est reliée à un anneau de commande qui entoure extérieurement le carter et qui est associé à un moyen d'entraînement en rotation autour de la turbomachine. Les tolérances de fabrication et de montage font qu'il existe un jeu axial des queues cylindriques des aubes dans les cheminées du carter, ce qui oblige à monter une cale annulaire d'épaisseur adéquate sur la queue cylindrique, entre la cheminée et le rebord externe de la douille, pour rattraper ce jeu axial et appliquer le rebord externe de la douille sur la première extrémité de la biellette de commande.
Cependant, en pratique, cette solution est longue et coûteuse car la dimension du jeu axial qui est de l'ordre du dixième de millimètre ne peut être mesurée précisément, ce qui oblige à monter successivement des cales de différentes épaisseurs sur la queue cylindrique d'une aube jusqu'à trouver la cale dont l'épaisseur est la plus proche du jeu axial. L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, efficace et économique à ce problème. Elle propose à cet effet un dispositif de guidage d'une aube à angle de calage variable, en particulier dans une turbomachine, l'aube comprenant une queue cylindrique centrée et guidée en rotation dans une cheminée cylindrique d'un carter au moyen d'une douille cylindrique comportant un rebord annulaire externe en appui sur une extrémité de la cheminée par l'intermédiaire d'une cale annulaire, l'aube étant reliée à une biellette de commande dont une extrémité est engagée sur la queue cylindrique de l'aube et est serrée sur un épaulement de la queue cylindrique par un écrou vissé sur cette queue cylindrique, caractérisé en ce que la cale annulaire est déformée élastiquement en compression et sollicite le rebord annulaire de la douille en appui sur l'extrémité de la biellette pour le rattrapage du jeu axial de la queue de l'aube dans la cheminée du carter. La cale annulaire selon l'invention est destinée à être comprimée axialement entre le rebord annulaire de la douille et l'extrémité de la cheminée, lors du vissage de l'écrou sur la queue cylindrique, jusqu'à ce que l'extrémité de la biellette de commande vienne en appui sur l'épaulement de la queue cylindrique et sur le rebord annulaire de la douille. Le vissage de l'écrou sur la queue cylindrique permet ainsi de régler l'épaisseur de la cale entre l'extrémité de la cheminée et le rebord annulaire de la douille. La cale selon l'invention permet de rattraper n'importe quel jeu axial du moment que celui-ci est inférieur à son épaisseur à l'état libre sans contrainte et supérieur ou égal à son épaisseur minimale en compression, au contraire d'une cale de la technique antérieure qui était réservée au rattrapage d'un jeu axial spécifique. Ce jeu axial est en général de l'ordre du dixième de millimètre et la cale selon l'invention a par exemple une épaisseur de l'ordre de 0,3mm, à l'état libre sans contrainte, et est déformable élastiquement en compression jusqu'à une épaisseur de l'ordre de 0,1mm. Dans un mode de réalisation de l'invention, la cale annulaire est formée par un bloc d'élastomère. En variante, la cale annulaire est réalisée en matériau composite ayant une bonne capacité de déformation élastique en compression. La cale annulaire peut également être formée par une rondelle métallique ondulée. L'invention concerne également une turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un dispositif de guidage d'une aube à angle de calage variable tel que décrit ci-dessus. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques, détails et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en coupe axiale d'un dispositif de guidage d'une aube à angle de calage variable selon la technique antérieure, - les figures 2 et 3 sont des vues schématiques en coupe axiale du dispositif de guidage selon l'invention dans une phase intermédiaire de montage et en fin de montage respectivement, - la figure 4 est une vue schématique de face d'un mode de réalisation de la cale du dispositif selon l'invention, - la figure 5 est une vue schématique de côté de la cale die la figure 4.
On a représenté en figure 1 une partie d'une aube 10 à angle de calage variable dans un compresseur d'une turbomachine, ce compresseur comprenant plusieurs rangées annulaires d'aubes 10 à angle de calage variable pour le redressement de la veine d'écoulement des gaz dans le compresseur, en alternance avec des roues (non représentées) portées par le rotor du compresseur.
Chaque aube 10 comprend une pâle 12 reliée à une queue cylindrique 14 radialement externe montée dans une cheminée cylindrique 16 d'un carter 18 du compresseur. La queue cylindrique 14 est reliée par un épaulement 20, à son extrémité radialement externe, à un carré d'entraînement 22 sur lequel est engagé un orifice correspondant 24 formé à une première extrémité d'une biellette de commande 26. Un écrou 34 est vissé sur un prolongement axial 35 du carré d'entraînement 22 pour serrer la première extrémité de la biellette 26 sur l'épaulement 20 de la queue cylindrique 14 de l'aube. La seconde extrémité de la biellette 26 est reliée à un anneau de commande (non représenté) qui entoure extérieurement le carter 18 et qui est associé à un moyen d'actionnement permettant de le faire tourner dans un sens ou dans l'autre autour de l'axe de la turbomachine pour entraîner les aubes 10 d'une rangée en rotation autour de leurs axes 32. La queue cylindrique 14 de l'aube 10 est centrée et guidée en rotation dans la cheminée cylindrique 16 au moyen de bagues ou de douilles cylindriques en matériau à faible coefficient de frottement. Dans l'exemple représenté, deux douilles cylindriques 36, 38 sont engagées l'une dans l'autre sur la queue 14 de l'aube et sont montées dans la cheminée cylindrique 16 à la base de celle-ciä Elles comportent chacune à leur extrémité radialement interne un rebord annulaire externe 42 serrés l'un sur l'autre entre un épaulement 44 de l'aube 10 perpendiculaire à la base de la queue 14, et une surface annulaire correspondante 46 du carter 18. Une troisième douille cylindrique 40 s'étend clans la cheminée cylindrique 16 autour d'une partie radialement externe de la queue cylindrique 14 et comporte à son extrémité radialement externe un rebord annulaire externe 48 destiné à reposer sur l'extrémité radialement externe 50 de la cheminée cylindrique 16. En raison des tolérances de fabrication et de montage, l'ensemble formé par les douilles et l'extrémité de la biellette 26 montées sur la queue de l'aube peut avoir un faible jeu axial dans la cheminée 16, causant des vibrations en fonctionnement et une réduction des performances de la turbomachine (en effet, le moindre jeu résiduel entraîne des pertes du débit d'air s'écoulant dans le compresseur et donc une diminution du rendement de la turbomachine). Pour rattraper ce jeu, une cale annulaire 52 est interposée entre le rebord externe de la douille 40 et l'extrémité de la cheminée 16. En pratique, ce jeu axial est de l'ordre du dixième de millimètre et n'est pas mesurable, ce qui oblige à monter successivement plusieurs cales de différentes épaisseurs et à choisir la cale 52 dont l'épaisseur E est sensiblement égale au jeu axial (on pourrait également être amené à monter une combinaison de deux ou plusieurs cales pour rattraper un jeu axial). Il faut toutefois ne pas utiliser une cale dont l'épaisseur serait supérieure à ce jeu axial, car cela amènerait à serrer l'extrémité de la biellette sur le rebord 48 de la douille 40 et sur l'extrémité 50 de la cheminée au lieu de la serrer sur l'épaulement 20 de la queue de l'aube, et empêcherait la rotation de l'aube 10. L'invention permet de résoudre ce problème grâce à une seule cale annulaire 60 déformable élastiquement en compression et destinée à solliciter le rebord externe de la douille 40 en appui sur la première extrémité de la biellette 26 (figures 2 et 3). La cale 60 permet en outre de réduire voire d'empêcher les pertes du débit d'air s'écoulant dans le compresseur, et de jouer le rôle d'amortisseur pour les éventuelles fréquences excitatrices. La cale 60 a une épaisseur E', à l'état libre sans contrainte, qui est 30 supérieure à la valeur maximale du jeu que peut avoir la queue cylindrique 14 de l'aube dans la cheminée 16 du carter, et par exemple de 0,3mm environ. Cette cale 60 est montée autour de la queue cylindrique 14 entre l'extrémité radialement externe 50 de la cheminée et le rebord annulaire 48 de la douille 40. La figure 2 représente une étape de montage de la biellette 26 sur la queue cylindrique 14, avant le vissage de l'écrou 34. La première extrémité de la biellette 26 est en appui sur le rebord de la douille 40 et se trouve écartée de l'épaulement 20 de la queue cylindrique, la cale 60 n'étant pas comprimée. Lors de son vissage sur le prolongement axial 35 de la queue cylindrique 14, l'écrou 34 vient en appui sur la biellette 26 et la rapproche de l'épaulement 20 de la queue 14. Ce déplacement s'accompagne d'une compression axiale de la cale 60 entre le rebord annulaire de la douille 40 et l'extrémité de la cheminée 16, jusqu'à ce que la biellette soit en appui sur l'épaulement 20 (figure 3). Le vissage de l'écrou 34 sur la queue cylindrique 14 permet ainsi de régler la dimension de la cale 60 entre l'extrémité de la cheminée 16 et le rebord annulaire de la douille 40 pour rattraper exactement le jeu axial de la queue de l'aube 14 dans la cheminée 16, sans que la biellette serre le rebord 48 de la douille sur l'extrémité de la cheminée en empêchant la rotation de l'aube. La cale 60 est réalisable dans tout matériau déformable élastiquement en compression et résistant à des températures de l'ordre de 150 C en fonctionnement de la turbomachine. Elle peut être formée par un bloc d'élastomère ou réalisée en matériau composite ayant une bonne capacité de déformation élastique en compression. Dans la variante de réalisation des figures 4 et 5, la cale 70 est formée par une rondelle métallique ondulée comprenant des ondulations 72 dont les sommets 76 et les creux 78 sont orientés radialement et régulièrement répartis autour de l'axe 74 de la rondelle. La rondelle est fendue radialement en 80 pour faciliter sa déformation élastique axiale. Cette rondelle a par exemple une épaisseur globale E" de 0,3mm environ, à l'état libre sans contrainte, et est déformable élastiquement en compression jusqu'à une épaisseur e de l'ordre de 0,1mrn correspondant à l'épaisseur de la bande de matière constituant la rondelle métallique.

Claims (7)

REVENDICATIONS
1. Dispositif de guidage d'une aube à angle de calage variable, en particulier dans une turbomachine, l'aube (10) comprenant une queue cylindrique (14) centrée et guidée en rotation dans une cheminée cylindrique (16) d'un carter (18) au moyen d'une douille cylindrique (40) comportant un rebord annulaire externe (48) en appui sur une extrémité (50) de la cheminée par l'intermédiaire d'une cale annulaire (60, 70), l'aube (10) étant reliée à une biellette de commande (26) dont une extrémité est engagée sur la queue cylindrique de l'aube et est serrée sur un épaulement (20) de la queue cylindrique par un écrou (34) vissé sur cette queue cylindrique, caractérisé en ce que la cale annulaire (60, 70) est déformée élastiquement en compression et sollicite le rebord annulaire (48) de la douille en appui sur l'extrémité (50) de la biellette pour le rattrapage du jeu axial de la queue (14) de l'aube dans la cheminée (16) du carter.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la dimension de la cale (60, 70) entre l'extrémité de la cheminée (16) et le rebord annulaire de la douille (40) est réglée par vissage de l'écrou (34) sur la queue cylindrique (14).
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la cale annulaire (60) est formée par un bloc d'élastomère.
4. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la cale annulaire (60) est réalisée en matériau composite.
5. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la cale annulaire (70) est formée par une rondelle métallique ondulée.
6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'épaisseur de la cale (60, 70) est de l'ordre de 0,3mm, à l'état libre sans contrainte, et est déformable élastiquement en compression jusqu'à une épaisseur de l'ordre de 0,1 mm.
7. Turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un dispositif deguidage d'une aube à angle de calage variable selon l'une des revendications précédentes.
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