FR2936560A1 - Systeme de commande d'au moins deux equipements a geometrie variable d'un moteur a turbine a gaz, notamment par cremaillere - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un système de commande d'au moins deux équipements à géométrie variable d'un moteur à turbine à gaz. Le moteur comporte au moins un premier corps tournant à une première vitesse et un deuxième corps tournant à une deuxième vitesse, les équipements faisant partie de corps distincts; il comporte un actionneur (24) qui actionne les deux équipements. Grâce à l'invention, le système de commande permet de réduire le nombre de pièces du moteur à turbine à gaz tout en conservant lesdits équipements sur des corps distincts, leur permettant ainsi de remplir leur fonction.

Description

La présente invention se rapporte au domaine général de la commande d'équipements à géométrie variable d'un moteur à turbine à gaz. L'invention concerne plus particulièrement l'optimisation de la commande de plusieurs équipements faisant partie de corps distincts du moteur.

Par "équipement à géométrie variable", on entend ici un équipement relié à un organe de commande et dont la dimension, la forme, la position et/ou la vitesse est ou sont susceptible(s) d'être modifiée(s) en fonction d'événements détectés ou de paramètres définis, pour agir sur le fonctionnement du moteur. Des exemples d'équipements à géométrie variable sont des vannes de décharge d'air (à ouverture variable) d'un compresseur basse pression, des aubes fixes de compresseur haute pression à angle de calage variable, des aubes de turbine dont le jeu au sommet est variable, des pompes à carburant à débit variable, etc.

Le terme "corps" désigne classiquement un sous-ensemble d'un moteur à turbine à gaz, comportant comme organes principaux un compresseur et une turbine assemblés sur un même axe. Typiquement, un moteur peut comporter un corps haute pression et un corps basse pression. Les aubes du compresseur et de la turbine de chaque corps sont entraînées en rotation autour de l'axe de l'arbre sur lequel elles sont montées.

En général, les différents corps d'un moteur à turbine à gaz sont conçus pour pouvoir fonctionner de manière indépendante les uns des autres. Leurs vitesses de rotation sont indépendantes, même si elles peuvent être liées ou corrélées dans certains régimes de fonctionnement.

Aussi habituellement, du fait de cette indépendance entre les différents corps d'un moteur à turbine à gaz, pour commander des équipements à géométrie variable faisant partie de corps différents, on prévoit, pour ces équipements distincts, des systèmes de commande distincts. Pour cette raison, commander deux équipements à géométrie variable de deux corps distincts nécessite deux circuits de commande, deux actionneurs, deux sources de puissance, etc. Il s'ensuit que la masse, le coût et l'encombrement de ces systèmes de commande des équipements sont relativement élevés.

Par exemple, le corps basse pression d'un turboréacteur à double corps peut comporter une ou plusieurs vannes de décharge d'air (souvent désignées VBV, qui est l'acronyme de leur dénomination anglaise "Variable Bleed Valve"), tandis que le corps haute pression peut comporter un ou plusieurs étages d'aubes de stator à angle de calage variable (souvent désignés VSV, qui est l'acronyme de leur dénomination anglaise "Variable Stator Vanes"). Pour diminuer la masse de ces équipements et de leurs organes de commande, il est envisageable de ne pas installer de VBV. Si l'économie ainsi réalisée est conséquente (on supprime de ce fait les actionneurs, les servovalves, les canalisations, les harnais, etc., qui leur sont associés), les risques induits sont importants, notamment en régime de ralenti si de l'eau ou de la grêle pénètre dans le moteur, entraînant un risque accru d'extinction de celui-ci.

L'invention vise à proposer un moteur à turbine à gaz avec des 20 équipements à géométrie variable appartenant à des corps différents du moteur et une commande de ces équipements qui soit optimisée.

C'est ainsi que l'invention concerne un système de commande d'au moins deux équipements à géométrie variable d'un moteur à turbine à 25 gaz, le moteur comportant au moins un premier corps tournant à une première vitesse et un deuxième corps tournant à une deuxième vitesse, les équipements faisant partie de corps distincts, caractérisé par le fait qu'il comporte un actionneur qui actionne les deux équipements.

30 En utilisant un unique actionneur pour la commande de plusieurs (au moins deux) équipements à géométrie variable, le système de commande permet de réduire le nombre de pièces du moteur à turbine à gaz et ainsi d'atteindre l'objectif de l'invention, tout en conservant lesdits équipements sur des corps distincts, leur permettant ainsi de remplir leur 35 fonction. La masse, le volume et le coût d'un second système de commande sont, au moins en grande partie, évités, puisque les équipements des premier et second corps sont actionnés par le même actionneur.

Selon une forme de réalisation, le système de commande est apte à 5 commander plus de deux équipements à géométrie variable à l'aide d'un unique actionneur.

Selon une forme de réalisation, l'actionneur est commandé par la vitesse de rotation de l'un des corps du moteur. Ainsi, l'équipement de 10 l'autre corps est commandé par la vitesse de rotation dudit corps, par le truchement de l'actionneur.

En particulier, le moteur comportant un compresseur basse pression et un compresseur haute pression, l'équipement à géométrie 15 variable du compresseur basse pression est commandé par la vitesse de rotation du compresseur haute pression. Les lois de commande des actionneurs sont ainsi simplifiées.

Selon une forme de réalisation, dans le cas d'un moteur avec un 20 corps haute pression et un corps basse pression, les équipements à géométrie variable du corps haute pression se situent à proximité du corps basse pression (par exemple à proximité du côté amont du corps haute pression). La liaison mécanique entre l'actionneur et les équipements qu'il commande est ainsi facilitée. 25 Selon une forme de réalisation, l'un des équipements à géométrie variable comporte au moins une aube de stator à angle de calage variable d'au moins une roue d'aubes de stator, appartenant par exemple au compresseur haute pression d'un moteur à double corps, c'est-à-dire un 30 moteur avec un corps haute pression et un corps basse pression.

Selon une forme de réalisation particulière dans ce cas, le moteur comportant au moins une roue d'aubes comportant une pluralité d'aubes de stator à angle de calage variable, montées chacune de façon pivotante 35 sur un carter du moteur, un anneau de commande entourant le carter est relié aux dites aubes, par exemple par l'intermédiaire de leviers, l'actionneur étant apte à entraîner en rotation l'anneau de commande, par exemple par l'intermédiaire d'un organe de renvoi monté sur le carter.

Selon une forme de réalisation, un équipement à géométrie variable comporte au moins une vanne de décharge d'air du moteur. Cet équipement peut comprendre une vanne ou une pluralité de vannes de décharge d'air. Il s'agit par exemple d'une (ou de) vannes de décharge d'air de type VBV située(s) au niveau du compresseur basse pression d'un moteur à double corps.

Le système de commande de l'invention peut être adapté pour la commande de différents types d'équipements. Outre ceux présentés ci-dessus, les équipements à géométrie variable peuvent notamment comporter ou former un élément de l'un ou plusieurs des dispositifs suivants: - une vanne de décharge d'air du compresseur haute pression à ouverture proportionnelle (souvent désignée par l'expression anglaise "Transient Bleed Valve" (d'acronyme TBV) ou "Start Bleed valve" (d'acronyme SBV)); - une vanne de décharge d'air du compresseur haute pression tout ou rien (souvent désignée par l'expression anglaise "Handling Bleed Valve" (d'acronyme HBV)) ; - une vanne de régulation d'un débit d'air contribuant au contrôle de jeu dans une turbine basse pression (souvent désignée par l'expression anglaise "Low Pressure Turbine Active Clearance Control" (d'acronyme LPTACC)), ou dans une turbine haute pression (souvent désigné par l'expression anglaise "High Pressure Turbine Active Clearance Control" (d'acronyme HPTACC)).

Selon une forme de réalisation, l'actionneur du système de commande comporte au moins un organe d'actionnement mobile dont les déplacements permettent d'actionner les équipements à géométrie variable.

De préférence, l'actionneur est agencé pour actionner les équipements grâce aux variations d'un paramètre de déplacement ou de position de son organe d'actionnement mobile. Il est ainsi possible de définir, pour chaque équipement, une loi d'actionnement en fonction dudit paramètre de déplacement ou de position (on parlera aussi de paramètre d'actionnement). Le même paramètre d'actionnement permet de commander une pluralité de (au moins deux) équipements à géométrie variable.

Plus particulièrement, l'actionneur est agencé pour actionner le premier équipement à géométrie variable en faisant varier le paramètre d'actionnement dans une plage d'actionnement du premier équipement et pour actionner le deuxième équipement à géométrie variable en faisant varier le paramètre d'actionnement dans une plage d'actionnement du second équipement.

Selon une forme de réalisation, un moyen de débrayage est prévu entre l'actionneur et au moins l'un des équipements, ledit moyen étant agencé pour débrayer ledit équipement de l'actionneur en dehors de la plage d'actionnement dudit équipement; ainsi, dans une telle plage du paramètre d'actionnement, quelles que soient les variations du paramètre, l'actionneur n'agit pas (ou pas significativement) sur l'équipement considéré, qui est ainsi débrayé de l'actionneur. On dit aussi qu'un tel intervalle de valeurs du paramètre d'actionnement, dans laquelle l'organe d'actionnement de l'actionneur est en mouvement mais n'actionne pas l'équipement considéré, constitue pour ledit équipement une "course morte" de l'organe d'actionnement. Le dispositif de débrayage permet de réserver un intervalle de valeurs du paramètre d'actionnement à la seule commande de l'autre (ou des autres) équipement(s). Cela est avantageux lorsque l'équipement considéré ne doit pas être affecté alors même que la commande de l'un des autres équipements commandés doit pouvoir varier.

Selon une forme de réalisation particulière, au moins une partie de la plage d'actionnement du premier équipement est hors de la plage d'actionnement du second équipement. La commande par un actionneur unique de deux équipements à géométrie variable peut être facilitée par le fait que les plages d'actionnements des deux équipements ne se correspondent pas totalement, permettant hors de la zone commune d'actionner un équipement sans actionner l'autre.

Selon une forme de réalisation, les plages d'actionnement des premier et deuxième équipements comportent une zone commune. Ainsi, les deux équipements peuvent être actionnés simultanément dans cette zone commune.

Selon une autre forme de réalisation particulière, les plages d'actionnement des premier et deuxième équipements sont disjointes, c'est-à-dire que les plages d'actionnement des équipements n'ont pas de zone commune. Ainsi, les équipements peuvent être actionnés de manière séquentielle. En effet, lorsque l'on fait varier le paramètre de l'actionneur dans la plage d'actionnement du premier équipement, ces variations n'induisent sensiblement aucun mouvement sur le second équipement, et vice-versa.

Selon une forme de réalisation particulière, la plage d'actionnement de l'un des premier et deuxième équipements est entièrement contenue dans la plage d'actionnement de l'autre équipement. Dans ce cas, les équipements sont actionnés simultanément dans leur zone commune, ce qui peut présenter des avantages selon la nature des équipements, comme vu plus haut; en outre, une telle forme de réalisation peut permettre de prévoir une amplitude d'actionnement plus importante pour l'un des deux équipements.

Selon une forme de réalisation, le système de commande comporte des moyens de rappel maintenant au moins un équipement dans une position prédéterminée, au moins lorsque le paramètre d'actionnement varie dans un intervalle situé à l'extérieur de la plage d'actionnement dudit équipement.

Il s'agit, dans une telle plage, de s'assurer de la bonne position de l'équipement considéré.35 De tels moyens de rappel peuvent agir sur une pièce mécaniquement reliée à l'équipement considéré de manière à forcer l'équipement dans la position prédéterminée dans l'intervalle situé à l'extérieur de sa plage d'actionnement; dans la plage d'actionnement de l'équipement, l'actionneur s'oppose à l'action de ces moyens de rappel pour forcer l'équipement dans une autre position.

Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, l'actionneur comporte un mécanisme à double crémaillère, chaque crémaillère étant 10 agencée pour actionner un équipement à géométrie variable.

Selon une forme de réalisation particulière, l'actionneur comporte une roue dentée agencée pour entraîner les crémaillères. La roue dentée, notamment, forme l'organe d'actionnement présenté plus haut; le 15 paramètre d'actionnement d'un tel organe d'actionnement est la position angulaire de la roue dentée.

Selon une forme de réalisation, au moins l'une des crémaillères comporte un orifice oblong agencé pour coopérer avec un ergot d'une 20 pièce mécaniquement reliée à l'équipement actionné par la crémaillère, pour former un moyen de débrayage dudit équipement hors de sa plage d'actionnement.

L'invention concerne encore un moteur à turbine à gaz, comprenant 25 au moins un premier corps tournant à une première vitesse et un deuxième corps tournant à une deuxième vitesse, des équipements à géométrie variable faisant partie de corps distincts et le système de commande présenté ci-dessus.

30 L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante de la forme de réalisation préférée du moteur à turbine à gaz et du système de l'invention, en référence aux planches de dessins annexées, sur lesquelles: - la figure 1 représente une vue générale en coupe du compresseur 35 d'un moteur à turbine à gaz selon l'invention; - la figure 2 représente une vue en perspective d'une partie du système de commande selon l'invention pour l'actionnement des aubes VSV et des vannes VBV du moteur de la figure 1; - la figure 3 représente une vue schématique de dessus de 5 l'actionneur du système de commande de la figure 2, dans une première position d'actionnement; - la figure 4 représente une vue schématique de dessus de l'actionneur du système de commande de la figure 2, dans une deuxième position d'actionnement; 10 - la figure 5 représente une vue schématique de dessus de l'actionneur du système de commande de la figure 2, dans une troisième position d'actionnement; - la figure 6 représente une forme de réalisation alternative d'une partie du système de commande de la figure 2 et 15 - les figures 7 et 8 représentent des lois possibles d'ouverture des aubes VSV et des vannes VBV du moteur de la figure 1 en fonction de la vitesse de rotation de son corps haute pression.

De manière connue, un moteur M à turbine à gaz, en l'occurrence 20 un turboréacteur à double corps, d'axe X-X, comporte, d'amont en aval, une soufflante, non représentée, un compresseur basse pression 2 (souvent désigné par le terme de "booster" par l'homme du métier), un compresseur haute pression 3, une chambre de combustion, une turbine haute pression, une turbine basse pression et une tuyère d'éjection des 25 gaz (non représentées). Ci-après, on utilisera les abréviations suivantes: BP pour basse pression et HP pour haute pression.

Le compresseur HP 3 et la turbine HP sont fixés sur un même arbre, dit haute pression, et appartiennent ainsi au corps HP du moteur M, 30 tandis que le compresseur BP 2 et la turbine BP sont fixés sur un même arbre, dit basse pression, et appartiennent ainsi au corps BP du moteur M.

Le compresseur HP 3 comporte au moins un étage 10 formé d'une roue 10a d'aubes mobiles et d'une roue 10b d'aubes fixes (encore 35 dénommées aubes de stator). Chaque roue 10a, 10b est formée d'une pluralité d'aubes disposées radialement autour de l'axe X-X du moteur M.

En l'espèce, le compresseur HP 3 comporte une pluralité d'étages 10, avec une alternance de roues 10b d'aubes fixes et de roues 10a d'aubes mobiles. Les aubes sont enveloppées par un carter 12 qui est centré sur l'axe X-X du moteur M, de manière classique.

Parmi les roues 10b d'aubes fixes, au moins la roue 10b d'un étage 10 comporte au moins une aube 14 dite à angle de calage variable; en l'occurrence, la roue 10b comporte une pluralité de telles aubes 14 et plus précisément ici la totalité de ses aubes 14 sont à angle de calage variable.

Il s'agit en l'espèce d'aubes 14 dites "VSV" (pour "Variable Stator Vannes"), déjà présentées plus haut. Chaque aube VSV 14 est montée pivotante autour d'un axe 16 (ou pivot 16) qui traverse le carter 12. La position angulaire de chaque aube VSV 14 peut être réglée par entraînement en rotation de son pivot 16.

La roue 10b comprenant des aubes VSV 14 appartient à un premier équipement à géométrie variable, appartenant au corps HP. En l'espèce, le premier équipement à géométrie variable comporte une pluralité de roues 10b d'aubes VSV 14. Le paramètre variable de cet équipement 10b est l'angle des aubes VSV 14 autour de leur pivot 16; en l'espèce, toutes les aubes VSV 14 d'une roue 10b sont entraînées simultanément en rotation par un anneau 22 de commande (ou d'actionnement) de la roue 10b d'aubes VSV 14.

L'anneau de commande 22 est de forme globalement circulaire; il entoure le carter 12 et est centré sur l'axe X-X du moteur M. La modification synchronisée de la position angulaire des aubes VSV 14 est ainsi obtenue par rotation de l'anneau de commande 22 autour de l'axe X-X du moteur, de manière connue.

Le moteur M comporte un deuxième équipement 110 à géométrie variable, comprenant en l'espèce au moins une vanne 110 de décharge d'air, ici une pluralité de vannes de décharge 110. Il s'agit en l'espèce de vannes dites "VBV" (pour "Variable Bleed Valves"), déjà présentées plus haut. Le paramètre variable d'un tel équipement à géométrie variable 110 est l'angle d'ouverture des vannes VBV 110. Les vannes VBV 110 appartiennent au corps BP 2 du moteur M, c'est-à-dire qu'elles sont situées au niveau du compresseur basse pression. La fonction des vannes VBV 110 est de décharger de l'air à la sortie du compresseur BP 2 pour réduire les risques de mauvais fonctionnement de ce compresseur 2 lorsqu'il fonctionne dans des conditions particulières.

Le système de commande 1 est agencé pour actionner les aubes VSV 14 (premier équipement 10b) ainsi que les vannes VBV 110 (second équipement 110). A cet effet, le système de commande 1 comporte un actionneur 24, en l'espèce un mécanisme 24 d'actionnement à double crémaillère, qui est relié mécaniquement au premier équipement 10b et au deuxième équipement 110 pour les actionner, c'est-à-dire ici pour commander leur position en les entraînant en mouvement.

L'actionneur 24 comporte une première biellette 24A, de commande de la position des aubes VSV 14, reliée à un mécanisme de transmission de mouvement vers les roues 10b d'aubes VSV 14, et une deuxième biellette 24B, de commande de la position des vannes VBV 110, reliée à un mécanisme de transmission de mouvement vers les vannes VBV 110.

Les biellettes de commande 24A, 24B remplissent une fonction de transmission de mouvement depuis l'actionneur 24 vers les équipements à géométrie variable 10b, 110. En référence à la figure 3, l'actionneur 24 comporte un boîtier 25, dans lequel est monté une roue dentée 50 (ou pignon 50) d'entraînement des biellettes de commande 24A, 24B; la roue dentée 50 est l'organe d'actionnement 50 de l'actionneur 24; le paramètre de déplacement de cet organe d'actionnement 50, permettant de commander la géométrie des équipements 10b, 110 en les actionnant, est la position angulaire de la roue dentée 50. La roue dentée 50 est montée rotative autour d'un axe 51 et comporte à sa périphérie une pluralité de dents 52. Ces dents 52 sont agencées pour engrener avec des dents 53A, 53B ménagées sur une paroi de chaque biellette de commande 24A, 24B. Les deux biellettes 24A, 24B sont montées parallèles l'une à l'autre de manière diamétralement opposée par rapport à la roue dentée 50. Chaque biellette de commande 24A, 24B avec ses dents 53A, 53B forme une crémaillère 24A, 24B, entraînée en translation par rapport au boîtier 25 par la roue dentée 50. Comme indiqué sur la figure 3, une rotation de la roue dentée d'entraînement 50 dans le sens antihoraire entraîne une translation des crémaillères 24A, 24B hors du boîtier 25. La roue dentée 50 est entraînée en rotation par des moyens d'entraînement adaptés, par exemple un moteur électrique ou un moteur hydraulique.

Le boîtier 25 comporte deux pions 25A, 25B de guidage de chaque crémaillère 24A, 24B en translation rectiligne par rapport au boîtier 25. Chaque crémaillère 24A, 24B est ainsi contrainte à se déplacer en translation par rapport au boîtier 25 puisqu'elle est contenue latéralement entre une paroi du boîtier 25 et un pion de guidage 25A, 25B, respectivement.

Afin de conférer aux différentes pièces du mécanisme de transmission de mouvement, depuis les crémaillères 24A, 24B jusqu'aux équipements à géométrie variable 10b, 110, les degrés de liberté suffisants pour leurs déplacements, le boîtier 25 de l'actionneur 24 est ici monté pivotant sur le carter 12 du moteur M, en l'espèce autour d'un axe colinéaire à l'axe 51 de la roue dentée 50 de l'actionneur 24. Le boîtier 25 peut ainsi pivoter pour accompagner la translation des crémaillères 24A, 24B, qui sont contraintes par les mouvements des pièces auxquelles elles sont reliées, décrites plus bas.

Ainsi, un actionneur unique 24 peut ainsi commander deux équipements 10b, 110 à géométrie variable de deux corps distincts d'un moteur à turbine à gaz, chaque crémaillère 24A, 24B de l'actionneur 24 étant entraînée par la roue dentée 50 pour actionner un équipement 10b, 110 par l'intermédiaire d'un mécanisme de transmission de mouvement.

On note ici que le système de commande comporte des moyens, non représentés, de rappel des vannes VBV 110 en position fermée; ces moyens de rappel maintiennent par défaut les vannes VBV 110 en position fermée, en particulier lorsque le paramètre d'actionnement varie dans un intervalle situé à l'extérieur de la plage d'actionnement des vannes VBV 110. Le fonctionnement de ces moyens sera détaillé plus loin.35 Dans la description qui suit, des éléments différents mais de formes et/ou de fonctions similaires ou équivalentes seront désignés par des références identiques.

Le mécanisme d'entraînement entre l'actionneur 24 et les aubes VSV 14 va tout d'abord être décrit.

Chaque pivot 16 des aubes VSV 14 est relié à une extrémité d'une biellette 18 ou levier 18 de commande dont l'autre extrémité est articulée autour d'un tourillon 19 fixé sur l'anneau 22 de commande de la roue 10b considérée.

L'anneau 22 comporte au moins une chape 27 à laquelle est fixée une extrémité d'une bielle 32 de commande, de type ridoir à vis, qui s'étend sensiblement tangentiellement à l'anneau 22. L'autre extrémité de la bielle de commande 32 est solidaire d'un organe de renvoi 26, 26' monté pivotant sur un boîtier 28 du carter 12 du moteur M. L'organe de renvoi 26, 26' est relié à l'actionneur 24 et transmet donc les mouvements depuis l'actionneur 24 vers l'anneau de commande 22.

Il existe deux types d'organes de renvoi 26: un organe de renvoi 26 dit "pilote", qui est l'organe de renvoi 26 directement relié à l'actionneur 24 et les organes de renvoi 26' dit "suiveurs", qui sont directement ou indirectement reliés à l'organe de renvoi pilote 26. Sur la figure 2, l'organe de renvoi pilote 26 et un organe de renvoi suiveur 26' sont représentés; l'organe de renvoi pilote 26 est plus précisément de forme en T tandis que l'organe de renvoi suiveur 26' est en forme de L.

La bielle de commande 32 est fixée à l'extrémité d'une première branche 34 du T, l'extrémité de la crémaillère 24A de l'actionneur 24 étant fixée, de manière articulée, à l'extrémité de la deuxième branche 42 du T qui se trouve dans le prolongement de sa première branche 34.

La troisième branche 38 du T, perpendiculaire aux deux autres, est reliée à son extrémité à une barre 30 dite de synchronisation, elle-même reliée à une extrémité d'une branche 40 de l'organe de renvoi suiveur 26', de manière connue, pour transmettre les mouvements depuis l'organe de renvoi pilote 26 vers l'organe de renvoi suiveur 26'. L'autre branche 36 de l'organe de renvoi suiveur 26' est reliée à une extrémité d'une bielle de commande 32 reliée à une chape 27 du deuxième anneau de commande 22 représenté sur la figure 2, vers lequel la transmission de mouvement se fait de manière tout à fait similaire à la transmission de mouvement depuis l'organe de renvoi pilote 26 vers le premier anneau de commande 22.

L'actionneur 24 peut entraîner en rotation les anneaux de commande 22 des roues 10b d'aubes VSV 14 par l'intermédiaire de l'organe de renvoi pilote 26, qui transmet le mouvement de la première crémaillère 24A de l'actionneur 24 vers les anneaux 22. La transmission de mouvement depuis un organe de renvoi pilote 26 vers un premier anneau 22 de commande d'aubes VSV 14 et vers des organes de renvoi suiveurs 26' et d'autres anneaux 22 de commande d'aubes VSV 14 est connue en soi de l'homme du métier et ne nécessite pas de développements plus détaillés dans le cadre de la présente description.

Le mécanisme de transmission de mouvement entre la deuxième crémaillère 24B de l'actionneur 24 et les vannes VBV 110 ne va pas être décrit en détail. La deuxième crémaillère 24B de l'actionneur est reliée aux vannes VBV 110 par l'intermédiaire d'une chaîne cinématique qui pourra aisément être définie par l'homme du métier en fonction des différents paramètres en sa possession: nombre de vannes VBV 110 à commander, distance depuis l'actionneur 24 jusqu'aux vannes VBV 110, nécessité ou pas d'une démultiplication de mouvement, etc.

En l'espèce, et en référence aux figures 3 à 5, la deuxième crémaillère 24B de l'actionneur, de commande des vannes VBV 110, est reliée, par son extrémité en saillie hors du boîtier 25, à l'extrémité d'une biellette 54 de transmission de mouvement vers les vannes VBV 110. L'extrémité de la crémaillère 24B est à cet effet percée d'un orifice oblong 55, tandis que la biellette 54 de transmission de mouvement comporte, à son extrémité reliée à la crémaillère 24B, un ergot 56 agencé pour pouvoir coulisser dans l'orifice oblong 55.

A l'extrémité de la crémaillère 24B, l'orifice oblong 55 coopère avec l'ergot 56 de la biellette de transmission 54 pour former une liaison coulissante dont la fonction est de créer une course morte dans la liaison cinématique entre la crémaillère 24B de l'actionneur 24 et les vannes VBV 110. Autrement dit, cette liaison coulissante forme un moyen de débrayage entre l'actionneur 24 et les vannes VBV 110 en dehors de la plage d'actionnement des vannes VBV 110. Lorsque la crémaillère 24B est entraînée en coulissement de son orifice oblong 55 sur l'ergot 56, elle n'entraîne pas la biellette de transmission de mouvement 54 et n'agit donc pas sur les vannes VBV 110; l'actionneur 24 est activé (la roue dentée 50 est entraînée en mouvement) mais son action ne transmet aucun mouvement aux vannes VBV 110, alors qu'il peut en transmettre aux roues 10b d'aubes VSV 14. Ce n'est que lorsque l'orifice oblong 55 vient en butée sur l'ergot 56, en l'espèce par sa paroi d'extrémité droite sur la figure 3, qu'un mouvement de la crémaillère 24B entraîne un mouvement de la biellette de transmission de mouvement 54 et donc des vannes VBV 110.

Par ailleurs, comme indiqué plus haut, le système comporte des moyens, non représentés, de rappel des vannes VBV 110 en position fermée. De tels moyens de rappel peuvent par exemple comprendre un mécanisme avec un ressort de rappel des vannes VBV 110 en position fermée, dont la structure est accessible à l'homme du métier et ne nécessite pas de description détaillée; un tel mécanisme agit, directement ou indirectement, sur la biellette 54 de transmission de mouvement vers les vannes VBV 110, pour rappeler ces dernières en position fermée; la force de rappel qu'ils exercent sur les vannes VBV 110 est inférieure à la force que peut transmettre l'actionneur 14 lorsqu'il actionne les vannes VBV 110. Ainsi, lorsque la paroi droite de l'orifice oblong 55 est en butée sur l'ergot 56 de la biellette de transmission de mouvement 54, l'actionneur 24 transmet à la biellette 54 ù et donc aux vannes VBV 110 ù des efforts supérieurs à la force de rappel exercée par les moyens de rappel et s'opposent donc à leur action, permettant d'ouvrir les vannes VBV 110. En revanche, si l'actionneur 24 ne contraint pas la biellette de transmission de mouvement 54 dans le sens de l'ouverture des vannes VBV 110, les moyens de rappel repoussent la biellette de transmission de mouvement 54 en position de fermeture des vannes VBV 110 (jusqu'à la position déterminée par la position de la biellette de transmission de mouvement 54); il en est notamment ainsi dans un mouvement de la deuxième crémaillère 24B de la gauche vers la droite sur les représentations des figures 3 à 5.

Le fonctionnement du système de commande 1 va maintenant être décrit, en référence aux figures 3 à 5 et 7.

On voit sur la figure 7 les lois d'ouvertures relatives des aubes VSV 14 et des vannes VBV 110 en fonction de la vitesse N de rotation du corps HP. Plus une courbe est de valeur importante, plus l'équipement à géométrie variable correspondant 10b, 110 est ouvert. La position ouverte des aubes VSV 14 correspond à la position dans laquelle elles laissent passer le flux d'air le plus important dans le compresseur HP 3; la position ouverte des vannes VBV 110 correspond à la position dans laquelle elles prélèvent le débit maximal d'air du compresseur BP 2 (afin de déplacer la ligne de fonctionnement du compresseur pour l'éloigner de la ligne de pompage).

Dans une première phase P1, à bas régime, les vannes VBV 110 sont ouvertes tandis que les aubes VSV 14 sont fermées. Dans une deuxième phase P2, à régime intermédiaire, les vannes VBV 110 sont progressivement fermées au fur et à mesure de l'augmentation de la vitesse N du corps HP tandis que les aubes VSV 14 sont progressivement ouvertes au fur et à mesure de l'augmentation de la vitesse N du corps HP; en fin de deuxième phase P2, les vannes VBV 110 sont presque complètement fermées tandis que les aubes VSV 14 sont à peu près aux deux tiers ouvertes. Dans une troisième phase P3, la fermeture des vannes VBV 110 est finalisée tandis que l'ouverture des aubes VSV 14 est progressivement finalisée, au fur et à mesure de l'augmentation de la vitesse N du corps HP.

Ainsi, les deux équipements à géométrie variable 10b, 110 sont pilotés par le régime du corps HP. En particulier, les vannes VBV 110, appartenant au corps BP, sont commandées par la vitesse de rotation N du corps HP. Il en résulte une simplification de la définition des lois d'ouverture et la garantie de la bonne synchronisation entre les ouvertures et fermetures des équipements 10b, 110 à géométrie variable, puisque ces ouvertures et fermetures dépendent d'un même et unique paramètre: la vitesse de rotation N du corps HP.

On voit que, pendant les troisième et deuxième phases P3, P2, si l'on parcourt les courbes depuis dans le sens des vitesses N décroissantes, les aubes VSV 14 commencent leur fermeture avant que les vannes VBV 110 ne commencent leur ouverture. Un tel décalage dans l'actionnement des équipements 10b, 110 est possible grâce au débrayage (à la course morte) de l'orifice oblong 55 sur l'ergot 56.

La loi d'actionnement des aubes VSV 14 et des vannes VBV 110 en fonction du paramètre d'actionnement (la position angulaire de la roue dentée 50), permettant d'obtenir la fermeture des aubes VSV 14 et l'ouverture des vannes VBV 110, va être plus spécifiquement décrite en référence aux figure 3 à 5.

Dans la configuration de la figure 3, les crémaillères 24A, 24B sont en position rentrée dans le boîtier 25. Dans cette configuration, la branche 42 de l'organe de renvoi pilote 26 reliée à la première crémaillère 24A s'étend perpendiculairement à cette dernière: les aubes VSV 14 sont en position ouverte. Par ailleurs, la biellette 54 de transmission de mouvement vers les vannes VBV 110 s'étend perpendiculairement à la deuxième crémaillère 24B: les vannes VBV 110 sont en position fermée.

Dans la configuration de la figure 4, la roue dentée 50 a été entraînée en rotation dans le sens antihoraire et les crémaillères 24A, 24B ont donc été entraînées vers l'extérieur du boîtier 25. La première crémaillère 24A a entraîné dans son mouvement une rotation de l'organe de renvoi pilote 26 et donc le début de la fermeture des aubes VSV 14. Pendant ce temps, la deuxième crémaillère 24B a parcouru une distance correspondant à la dimension de la longueur de l'orifice oblong 55 (dimension parallèle à la direction de translation de la deuxième crémaillère 24B); ce déplacement n'a donc pas (ou peu) entraîné de mouvement de la biellette de transmission 54 et n'a donc pas entraîné de mouvement des vannes VBV 110. Ainsi, le trou oblong 55 a permis une course morte de la crémaillère 24B de commande des vannes VBV 110 pendant que la crémaillère 24A de commande des aubes VSV 14 entraînait ces dernières. En raison du montage pivotant du boîtier 25, un léger déplacement de la biellette de transmission 54 peut se produire.

Dans la configuration de la figure 5, la roue dentée 50 a encore été entraînée en rotation dans le sens antihoraire et les crémaillères 24A, 24B sont dans leur position la plus sortie du boîtier 25. Dans cette configuration, la crémaillère 24A de commande des aubes VSV 14 a entraîné l'organe de renvoi pilote 26 en rotation, cet organe 26 se trouvant dans sa position la plus inclinée par rapport à la première crémaillère 24A; les aubes VSV 14 sont ainsi en position fermée. Entre la configuration de la figure 4 et la configuration de la figure 5, la crémaillère 24B de commande des vannes VBV 110 s'est déplacée en translation par rapport au boîtier 25, entraînant dans sa course l'extrémité de la biellette de transmission 54 puisque, dans la configuration de la figure 4, l'orifice oblong 55 est en butée, par son extrémité droite, sur l'ergot 56; l'entraînement de la biellette de transmission 54 provoque l'ouverture des vannes VBV 110.

On note que, sur les figures 3 à 5, le pivotement du boîtier 25 n'a pas été représenté, pour simplifier la description.

La fermeture des vannes VBV 110 et l'ouverture des vannes VSV 14 est simplement obtenue par entraînement de la roue dentée 50 dans le sens horaire, depuis la configuration de la figure 5 vers celle de la figure 3, en passant par la configuration de la figure 4. Pendant une telle rotation de la roue dentée 50: - les vannes VSV 14 sont directement entraînées depuis leur position fermée vers leur position ouverte par une rotation de l'anneau 22, qui est entraîné par la rotation de l'organe de renvoi pilote 26 lui-même directement entraîné par la biellette 24A de commande des aubes VSV 14; - les vannes VBV 110 sont entraînées depuis leur position ouverte vers leur position fermée par les moyens de rappel agissant (directement ou indirectement) sur la biellette de transmission de mouvement 54; en effet, la rotation dans le sens horaire de la roue dentée 50 entraîne un déplacement en translation, vers l'intérieur du boîtier 25 de l'actionneur 24, de la deuxième biellette de commande 24B; la biellette de transmission de mouvement 54 suit ce mouvement car elle est contrainte par les moyens de rappel dans ce mouvement (mais simultanément bloquée et donc guidée par la paroi de l'orifice oblong 55 de la deuxième crémaillère 24B, dont la position est définie par la position angulaire de la roue dentée 50).

Comme défini plus haut, la plage d'actionnement, pour chaque équipement à géométrie variable 10b, 110, correspond à la plage de valeurs du paramètre de l'organe d'actionnement 50 de l'actionneur 24, autrement dit à la position angulaire de la roue dentée 50 autour de son axe 51, pour lesquelles un déplacement de l'organe d'actionnement 50 entraîne un actionnement de l'équipement considéré 10b, 110. Dans la forme de réalisation représentée sur les figures 3 à 5, les plages d'actionnement des deux équipements 10B, 110 se recoupent, c'est-à-dire qu'elles ont une zone commune; ainsi, l'ouverture des vannes VBV 110 commence avant la fin de la fermeture des aubes VSV 14. Le moment précis où débute l'ouverture des vannes VBV 110 au cours de la fermeture des aubes VSV 14 est défini par la longueur L de l'orifice oblong 55. Un allongement de la longueur de cet orifice 55 retarde le début de l'ouverture des vannes VBV 110, alors que son raccourcissement l'avance.

Ainsi, il est possible de commander l'ouverture des équipements à géométrie variable 10b, 110 en fonction du régime N du corps HP. A cet effet, l'actionneur 24 est commandé par une unité de commande électronique (non représentée). L'information sur la vitesse N du corps HP est introduite dans l'unité de commande qui utilise cette information pour commander la rotation de la roue dentée 50 et donc, comme expliqué ci-dessus, pour actionner les équipements à géométrie variable 10b, 110 et donc commander leur géométrie. L'actionneur 24 est configuré en fonction de la manière dont on souhaite pouvoir asservir la géométrie des équipements 10b, 110 à la vitesse N du corps HP.

Selon une forme de réalisation alternative, les plages d'actionnement des équipements à géométrie variable 10b, 110 sont disjointes, c'est-à-dire que les géométries des équipements 10b, 110 peuvent être commandées de manière séquentielle. Il est ainsi possible de mettre en oeuvre des lois d'ouverture relatives des aubes VSV 14 et des vannes VBV 110 du type de celles représentées sur la figure 8, qui vont maintenant être décrites.

Dans une première phase P'1, correspondant aux plus basses vitesses N, la géométrie des équipements 10b, 110 reste constante. Les aubes VSV 14 sont alors en position fermée tandis que les vannes VBV 110 sont en position ouverte.

Dans une deuxième phase P'2, les vannes VBV 110 sont 15 progressivement fermées tandis que les aubes VSV 14 restent en position ouverte.

Dans une troisième phase P'3, la géométrie des équipements 10b, 110 reste sensiblement inchangée. Dans une quatrième phase P'4, les aubes VSV 14 sont progressivement ouvertes tandis que les vannes VBV 110 restent fermées.

Pour la mise en oeuvre de telles lois d'actionnement, il convient de 25 pouvoir actionner les équipements 10B, 110 de manière séquentielle.

A cet effet, et selon une forme de réalisation particulière, le système de commande peut être modifié pour prévoir un moyen de débrayage entre la première crémaillère 24A de l'actionneur 24 et les 30 aubes VSV 14 une fois les aubes VSV 14 fermées, l'orifice oblong 55 de la deuxième crémaillère 24B de l'actionneur 24 étant de dimensions telles que, pendant toute la phase de fermeture des aubes VSV 14, les vannes VBV 110 sont débrayées, leur ouverture ne débutant qu'après la fermeture totale des aubes VSV 14, tandis que ces dernières sont débrayées de 35 l'actionneur 24 pendant l'ouverture des vannes VBV 110. 20 On a représenté sur la figure 6 une forme de réalisation possible pour réaliser un tel système de commande. Dans ce dernier, l'orifice oblong 55, non représenté, de la deuxième crémaillère 24B de l'actionneur 24 est de dimensions suffisamment importantes pour que la course morte de la deuxième crémaillère 24B ait lieu pendant toute la plage d'actionnement des aubes VSV 14, c'est-à-dire pendant tout le déplacement de la roue dentée 50 correspondant à la fermeture des aubes VSV 14. En outre, la première crémaillère 24A est modifiée pour comporter un orifice oblong 55' à son extrémité, la branche 42 de l'organe de renvoi pilote 26 reliée à la première crémaillère 24A comportant, à son extrémité reliée à la crémaillère 24A, un ergot 56' agencé pour pouvoir coulisser dans l'orifice oblong 55'; par ailleurs, des moyens de rappel de l'organe de renvoi pilote 26 en position fermée des aubes VSV 14 sont prévus; les autres éléments du système de commande sont identiques à ceux du système de commande des figures 3 à 5.

De la sorte, lors de la rotation de la roue dentée 50 dans le sens antihoraire (depuis une position correspondant à celle de la figure 3 jusqu'à une position correspondant à celle de la figure 5), l'orifice oblong 55' est tout d'abord déplacé vers la droite et l'ergot 56' de la branche 42 de l'organe de renvoi pilote 26 suit ce mouvement, entraîné dans ce mouvement par les moyens de rappel des aubes VSV 14 en position fermée. Pendant cette rotation de la roue dentée 50, la deuxième crémaillère 24B est entraînée en translation vers la gauche et son orifice oblong 55 coulisse sur l'ergot 56 de la biellette de transmission de mouvement 54 qui reste en position, maintenue par les moyens de rappel des vannes VBV 110 en position fermée. Ainsi, les aubes VSV 14 sont entraînées en fermeture tandis que les aubes VSV 14 restent fixes en position fermée.

Une fois les aubes VSV 14 en position fermée, si la rotation de la roue dentée 50 est poursuivie, la première crémaillère 24A poursuit sa course vers la droite, l'orifice oblong 55' coulissant sur l'ergot 56' de la branche 42 de l'organe de renvoi pilote 26 qui reste en position, maintenu par les moyens de rappel des aubes VSV 14 en position fermée. Pendant ce temps, la deuxième crémaillère 24B continue sa translation vers la gauche, la paroi droite de son orifice oblong 55 en butée sur l'ergot 56 de la biellette de transmission de mouvement 54 entraînant cette dernière: la deuxième crémaillère 24B entraîne ainsi les vannes VBV 110 vers leur position d'ouverture. Ainsi, les vannes VBV 110 sont entraînées en ouverture tandis que les aubes VSV 14 restent fixes en position fermée.

En outre, lors de la rotation de la roue dentée 50 dans le sens horaire (depuis une position correspondant à celle de la figure 5 jusqu'à une position correspondant à celle de la figure 3), la première crémaillère 24A est entraînée vers la gauche, son orifice oblong 55' coulissant tout d'abord sur l'ergot 56' de la branche 42 de l'organe de renvoi pilote 26, maintenu en position par les moyens de rappel des aubes VSV 14 en position fermée. Pendant ce temps, la deuxième crémaillère 24B est translatée vers la droite et les moyens de rappel des aubes VBV 110 en position fermée entraînant ces dernières depuis leur position ouverte vers leur position fermée, puisque l'ergot 56 de la biellette de commande 54 suit la translation de la paroi droite de l'orifice oblong 55. Ainsi, les vannes VBV 110 sont entraînées en fermeture tandis que les aubes VSV 14 restent fixes en position fermée.

Lorsque la rotation dans le sens horaire de la roue dentée 50 est poursuivie, la paroi droite de l'orifice oblong 55' de la première crémaillère 24A vient en butée sur l'ergot 56' de la branche 42 de l'organe de renvoi pilote 26 et entraîne ce dernier en rotation contre l'action des moyens de rappel des aubes VSV 14 en position fermée: les aubes VSV 14 sont ainsi entraînées depuis leur position fermée vers leur position ouverte. Pendant ce temps, les vannes VBV 110 restent en position fermée, maintenues dans cette position par les moyens de rappel des vannes VBV 110 en position fermée, tandis que l'orifice oblong 55 de la deuxième crémaillère 24B coulisse sur l'ergot 56 de la biellette de transmission de mouvement 54. Ainsi, les aubes VSV 14 sont entraînées en ouverture tandis que les vannes VBV 110 restent fixes en position fermée.

Les aubes VSV 14 et les vannes VBV 110 sont donc bien entraînées 35 de manière séquentielle.

Claims (12)

1. REVENDICATIONS1- Système de commande d'au moins deux équipements (10b, 110) à géométrie variable d'un moteur (M) à turbine à gaz, le moteur comportant au moins un premier corps tournant à une première vitesse et un deuxième corps tournant à une deuxième vitesse, les équipements (10b, 110) faisant partie de corps distincts, caractérisé par le fait qu'il comporte un actionneur (24) qui actionne les deux équipements.
2. 2- Système de commande selon la revendication 1 dans lequel l'actionneur (24) est commandé par la vitesse de rotation de l'un des corps du moteur (M).
3. 3- Système de commande selon la revendication 2 dans lequel le moteur comprenant un corps basse pression et un corps haute pression, l'actionneur (24) est commandé par la vitesse de rotation (N) du corps haute pression.
4. 4- Système de commande selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel un équipement à géométrie variable (10b) comporte au moins une aube (14) de stator à angle de calage variable, appartenant par exemple au compresseur haute pression (3) d'un moteur (M) à double corps.
5. 5- Système de commande selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel un équipement à géométrie variable comporte au moins une vanne (110) de décharge d'air du moteur, par exemple une vanne de décharge d'air du type "VBV" ("Variable Bleed Valve") située au niveau du compresseur basse pression (2) d'un moteur (M) à double corps.
6. 6- Système de commande selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel l'actionneur (24) comporte au moins un organe d'actionnement mobile (50) dont les déplacements permettent d'actionner les équipements à géométrie variable (10b, 110).35
7. 7- Système de commande selon la revendication 6 dans lequel, l'actionneur (24) étant agencé pour commander les équipements (10b, 110) grâce aux variations d'un paramètre d'actionnement de son organe d'actionnement mobile (50), l'actionneur (24) est agencé pour actionner le premier équipement en faisant varier le paramètre d'actionnement dans une plage d'actionnement du premier équipement et le deuxième équipement en faisant varier le paramètre d'actionnement dans une plage d'actionnement du deuxième équipement.
8. 8- Système de commande selon la revendication 6, dans lequel un moyen (55, 56) de débrayage est prévu entre l'actionneur (24) et au moins l'un des équipements (110), ledit moyen (55, 56) étant agencé pour débrayer ledit équipement (110) de l'actionneur (24) en dehors de la plage d'actionnement dudit équipement (110).
9. 9- Système de commande selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel l'actionneur (24) comporte un mécanisme (50, 24A, 24B) à double crémaillère, chaque crémaillère (24A, 24B) étant agencée pour actionner un équipement à géométrie variable (10b, 110).
10. 10- Système de commande selon la revendication 9, dans lequel l'actionneur (24) comporte une roue dentée (50) agencée pour entraîner les crémaillères (24A, 24B). 25
11. 11- Système de commande selon l'une des revendications 9 et 10, dans lequel au moins l'une des crémaillères (24B) comporte un orifice oblong (55) agencé pour coopérer avec un ergot (56) d'une pièce (54) mécaniquement reliée à l'équipement (110) actionné par la crémaillère, (24B) pour former un moyen de débrayage dudit équipement (110) hors 30 de sa plage d'actionnement.
12. 12- Moteur à turbine à gaz, comprenant au moins un premier corps tournant à une première vitesse et un deuxième corps tournant à une deuxième vitesse, des équipements (10b, 110) à géométrie variable 35 faisant partie de corps distincts et le système de commande de l'une des revendications 1 à 11.20