FR2993920A1 - Helice non carenee a pales a calage variable pour une turbomachine - Google Patents

Abstract

Hélice non carénée à pales à calage variable pour une turbomachine, les pales de l'hélice étant montées à rotation autour de leurs axes dans des logements (36) radiaux d'un élément annulaire (34) de rotor et chaque pale étant portée par une platine (238) à corps cylindrique (282) engagé dans un logement radial de l'élément de rotor et centré et guidé en rotation par une butée lamifiée (200) comprenant un empilement d'anneaux métalliques et en élastomère, cette butée lamifiée étant déformable élastiquement en torsion autour de son axe longitudinal sur une plage angulaire prédéterminée au moins égale à la plage angulaire de calage des pales de l'hélice.

Description

993 920 1 Hélice non carénée à pales à calage variable pour une turbomachine La présente invention concerne une hélice à pales à calage variable pour une turbomachine du type à hélices non carénées (en anglais « open rotor » ou « unducted fan »). Une turbomachine de ce type comprend deux hélices externes coaxiales et contrarotatives, respectivement amont et aval, qui sont chacune entraînées en rotation par une turbine de la turbomachine et qui s'étendent sensiblement radialement à l'extérieur de la nacelle de cette turbomachine. Chaque hélice comprend un élément de rotor polygonal comportant des logements cylindriques sensiblement radiaux répartis autour de l'axe longitudinal de la turbomachine et dans lesquels sont montées des platines de support des pales de l'hélice. Chaque pale comprend par exemple un pied à section en queue d'aronde qui est engagé dans une rainure de forme complémentaire de la platine. Chaque platine comprend un corps sensiblement cylindrique qui est centré et guidé en rotation dans un logement de l'élément de rotor au moyen de paliers à roulements (à rouleaux ou à billes).

Les platines peuvent tourner dans les logements de l'élément de rotor et sont entraînées en rotation autour des axes des pales par des moyens appropriés, de façon à régler le calage angulaire des pales et à l'optimiser en fonction des conditions de fonctionnement de la turbomachine. La plage angulaire de calage des pales est en général de l'ordre de 120 à 1300 de façon à ce que l'hélice puisse servir de propulseur mais aussi d'inverseur de poussée (en mode « reverse »). En fonctionnement, les pales de l'hélice sont soumises à des forces centrifuges très importantes pouvant atteindre 30 000 daN, ces forces étant transmises à l'élément de rotor par l'intermédiaire des platines et d'au moins un des paliers précités.

Dans la demande antérieure FR-A1-2 943 312, le palier à billes supérieur (à l'extrémité radialement externe du corps cylindrique de la platine) est destiné à transmettre les efforts précités. Dans le document US-A-5,263,898, le palier à rouleaux inférieur (à l'extrémité radialement interne du corps cylindrique de la platine) est destiné à transmettre ces efforts. En plus d'assurer la transmission de ces efforts, ces paliers doivent résister à des contraintes particulières telles que : - des variations importantes de température, par exemple entre 0°C (démarrage du moteur par temps froid) et 120°C (température limite atteinte après arrêt moteur), - le défaut de lubrification des paliers en fonctionnement (les paliers sont uniquement graissés au montage, cette graisse pouvant être fluidifiée par la température et centrifugée), et - des oscillations de +1- 0.5° autour du calage objectif, avec une fréquence de quelques Hz (phénomène appelé « fidgetting », dû à la boucle de régulation), ce qui peut provoquer une usure des pistes des paliers à roulements aux endroits où les roulements oscillent (éventuellement accentuée par le manque de lubrification et l'ovalisation des pistes de roulement qui peuvent faire partie de l'élément de rotor, lequel se déforme en fonctionnement sous chargement centrifuge). L'invention propose une nouvelle technologie pour le guidage et le centrage des corps cylindriques des platines dans les logements de l'élément de rotor de l'hélice, cette technologie étant particulièrement conçue pour résister à des efforts en compression importants et permettant de transmettre les forces centrifuges précitées. Elle permet en outre de résister aux contraintes précitées de fonctionnement et liées à l'environnement. Elle propose à cet effet une hélice non carénée à pales à calage variable pour une turbomachine, les pales de l'hélice étant montées à rotation autour de leurs axes dans des logements radiaux d'un élément annulaire de rotor et chaque pale étant portée par une platine ayant un corps cylindrique engagé dans un logement radial de l'élément de rotor et centré et guidé en rotation par des moyens de centrage dans ce logement, caractérisée en ce que ces moyens de centrage comprennent au moins une butée lamifiée comprenant un empilement d'anneaux en élastomère entre lesquels sont intercalés des anneaux métalliques ou composites, cette butée lamifiée ayant une forme générale sensiblement tubulaire et s'étendant sensiblement coaxialement autour du corps cylindrique de la platine, une extrémité axiale de la butée étant fixée à l'élément de rotor et son extrémité axiale opposée étant fixée au corps cylindrique de la platine, cette butée lamifiée étant deformable élastiquement en torsion autour de son axe longitudinal sur une plage angulaire prédéterminée au moins égale à une plage angulaire prédéterminée de calage des pales de l'hélice. Selon l'invention, le centrage et le guidage de chaque platine sont donc réalisés au moyen d'une butée lamifiée comprenant un empilement d'anneaux en élastomère et d'anneaux métalliques ou composites (deux anneaux adjacents en élastomère étant séparés l'un de l'autre par un anneau métallique ou composite, qui est solidaire des anneaux en élastomère). La déformation de cette butée en torsion autour de son axe longitudinal qui est de préférence aligné sur l'axe longitudinal du corps cylindrique, peut être relativement importante et atteindre par exemple +1600, ce qui correspond à une plage angulaire totale de 1200. Lors de la déformation de la butée en torsion, les anneaux métalliques sont légèrement déplacés en rotation les uns par rapport aux autres et les anneaux en élastomère se déforment en torsion du fait du cisaillement, tout en restant solidaire des anneaux métalliques. Cette butée est conçue pour résister à ces efforts de torsion qui peuvent être maintenus pendant une certaine durée, correspondant à la durée pendant laquelle la pale correspondante de l'hélice est calée dans une position donnée. Par ailleurs, cette butée est particulièrement adaptée pour assurer la transmission des efforts précités du fait des forces centrifuges appliquées à la pale, ainsi que pour reprendre le moment résultant de la compensation de la pale (du fait des efforts centrifuges et aérodynamiques). La reprise de la charge centrifuge peut entraîner une légère compression axiale de la butée, rendue possible par la compression des anneaux en élastomère. La butée peut également être deformable par flexion, par exemple de quelques degrés, ce qui peut provoquer des compressions ou des tractions localisées de certains anneaux en élastomère de la butée. La butée lamifiée est par exemple du type de celles décrites dans les documents US-A-4,040,690 et US-A-4,142,833. Comme indiqué dans ces documents, la butée lamifiée peut comprendre des anneaux métalliques ayant en section un profil qui est configuré pour augmenter la stabilité de la butée, en particulier au flambage. La butée lamifiée selon l'invention peut être réalisée par fabrication in situ des anneaux en élastomère entre les anneaux métalliques. Pour cela, les anneaux métalliques peuvent être montés et régulièrement espacés dans un moule dans lequel est destiné à être injecté un élastomère, le moule étant ensuite mis dans un four en vue de la vulcanisation de l'élastomère. Lorsqu'une force de torsion est appliquée au palier, correspondant à une plage angulaire de +600, c'est-à-dire un déplacement en rotation de l'une de ses extrémités axiales de 60° dans un sens par rapport à l'extrémité opposée, les anneaux métalliques ont tendance à se déplacer dans ce sens autour de l'axe longitudinal de la butée. Lorsqu'une force de torsion est appliquée au palier dans le sens contraire, correspondant à une plage angulaire de -600, les anneaux métalliques ont tendance à se déplacer dans ce sens contraire autour de l'axe longitudinal de la butée. Le couple appliqué au palier pour lui appliquer une torsion de +/-60° peut être de l'ordre de 10 000 N.m et par exemple comprise entre 7 000 et 13 000 N.m.

Le nombre d'anneaux est notamment fonction de l'encombrement et des exigences en termes de tenue mécanique et de capacité de déformation en torsion de la butée. La butée lamifiée peut avoir un diamètre externe de 120-150mm (par exemple de 135mm), un diamètre interne de 50-70mm (par exemple de 60mm), et comprendre plusieurs dizaines d'anneaux en élastomère (par exemple au nombre de 70).

L'empilement des anneaux de la butée peut avoir une longueur de plusieurs dizaines de millimètres (de préférence entre 50 et 150mm, par exemple 120-130mm). L'augmentation du diamètre externe de la butée peut conduire à une augmentation de la longueur de l'empilement pour supporter les efforts de torsion. La capacité de déformation en compression (écrasement) d'un tel palier peut être estimée à 2,5 à 3mm environ sous une charge de 400kN. Dans un exemple particulier de réalisation de l'invention, l'hélice selon l'invention a une durée de vie de 30 000 cycles moteur (un cycle correspondant à un vol, c'est-à-dire à deux allers-retours entre -60° et 15 +60°). La butée lamifiée comprend de préférence une semelle annulaire métallique de fixation à chacune de ses extrémités axiales. Une première de ces semelles peut être en appui axial sur un rebord annulaire de l'élément de rotor et comprendre un filetage interne de vissage 20 d'un écrou destiné à prendre appui sur l'élément de rotor pour immobiliser axialement la butée lamifiée vis-à-vis de l'élément de rotor. Cette première semelle peut comprendre des moyens, tels qu'un méplat ou un ergot, coopérant par liaison de formes avec des moyens correspondants de l'élément de rotor pour immobiliser en rotation cette 25 première semelle vis-à-vis de l'élément de rotor. L'autre semelle de la butée peut comprendre des moyens, tels que des cannelures, coopérant par liaison de formes avec des moyens correspondants du corps cylindrique de la platine pour immobiliser en rotation cette autre semelle vis-à-vis de la platine. 30 L'autre semelle de la butée peut être en appui axial sur un palier à roulements monté dans le logement de l'élément de rotor, ou en appui axial sur une couronne s'étendant autour du corps cylindrique de la platine et prenant appui axialement sur cette butée. Cette butée à roulements peut être destinée à reprendre le moment de basculement de la pale dû au centrifuge et à l'effort aérodynamique de l'hélice.

La couronne peut comprendre un filetage interne coopérant avec un filetage externe correspondant du corps cylindrique de la platine. Selon une autre caractéristique de l'invention, la périphérie interne du logement porte un palier lisse de guidage à rotation du corps cylindrique.

Préférentiellement, la périphérie externe du logement porte un palier lisse pour le guidage à rotation de l'extrémité externe du corps cylindrique. Dans un mode de réalisation préférée de l'invention, l'hélice comprend deux butées lamifiées coaxiales agencées en série intérieure et extérieure par rapport à l'axe du logement et reliées entre elles par une pièce annulaire intermédiaire métallique. Lorsque le débattement angulaire de la pale est important, par exemple de l'ordre de 1200, il est nécessaire d'augmenter la hauteur de la butée de façon à ne pas dépasser la limite admissible en cisaillement dans les couches d'élastomère. Toutefois, si la butée lamifiée est trop haute, celle-ci est susceptible de flamber sous l'effet de la charge en compression. Ainsi, l'utilisation d'une double butée lamifiée permet de répartir le débattement angulaire demandé entre celles-ci tout en évitant les difficultés de flambage d'une butée lamifiée unique. Selon une caractéristique de l'invention, la pièce annulaire intermédiaire comprend deux rebords annulaires interne et externe reliés l'un à l'autre par une paroi cylindrique intercalée radialement entre les butées lamifiées. Le rebord annulaire interne peut s'étendre radialement vers l'extérieur par rapport à l'axe du logement et le rebord annulaire externe s'étend radialement vers l'intérieur du logement.

Avantageusement, l'hélice comprend deux paliers internes dont l'un est intercalé entre l'extrémité interne de la pièce intermédiaire et le logement et entre l'extrémité interne de la pièce intermédiaire et le corps cylindrique, et deux autres paliers externes dont l'un est intercalé entre l'extrémité externe de la pièce intermédiaire et le logement et entre l'extrémité externe de la pièce intermédiaire et le corps cylindrique. Préférentiellement, les paliers sont des paliers lisses ou à roulements. Le corps cylindrique de la platine est de préférence relié à une extrémité d'un arbre d'entraînement en rotation du corps dans le logement de l'élément de rotor. L'extrémité de l'arbre peut comporter des cannelures engagées dans des cannelures complémentaires du corps cylindrique de la platine. En variante, l'extrémité de l'arbre comporte une rangée annulaire de dents axiales engagées entre des dents de crabot du corps cylindrique de la platine et de la butée lamifiée, et pouvant venir en butée circonférentielle sur ces dents. L'extrémité de l'arbre est fixée au corps cylindrique de la platine, par exemple par un écrou coaxial à l'arbre et au corps cylindrique et vissé sur un filetage correspondant du corps cylindrique pour le serrage axial de l'arbre sur le corps. La présente invention concerne également une turbomachine, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une hélice telle que décrite ci-dessus. L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en coupe axiale d'une turbomachine à hélices non carénées, - la figure 2 est une vue schématique en perspective d'un élément de rotor d'une hélice selon l'invention, - la figure 3 est une vue schématique partielle en perspective et avec arrachement partiel de l'élément de rotor de la figure 2, à plus grande échelle et dans un logement duquel sont montées une platine de support de pale et une couronne selon la technique antérieure, - les figures 4 et 5 sont des vues schématiques partielles en perspective et avec arrachement partiel de l'élément de rotor, de la platine et de la couronne de la figure 3, à plus grande échelle, - la figure 6 est une demi-vue schématique en coupe axiale d'un élément de rotor, dans un logement duquel est montée une butée lamifiée selon l'invention de centrage et de guidage en rotation d'une platine de support de pale, - la figure 7 est une vue correspondant à la figure 6 et représentant une variante de réalisation de l'invention, et - la figure 8 est une vue en coupe selon la ligne VIN-VIN de la figure 7, - la figure 9 est une demi-vue schématique en coupe axiale d'un élément de rotor, dans un logement duquel est montée une butée lamifiée selon une variante de réalisation de l'invention, - la figure 10 est une demi-vue schématique en coupe axiale d'un élément de rotor, dans un logement duquel sont montées deux butées lamifiées selon une autre variante de l'invention. On se réfère d'abord à la figure 1 qui représente une turbomachine 10 à hélices non carénées (en anglais « open rotor » ou « unducted fan ») qui comporte d'amont en aval, dans le sens d'écoulement des gaz à l'intérieur de la turbomachine, un compresseur 12, une chambre annulaire de combustion 14, une turbine haute-pression 16, et deux turbines basse- pression 18, 20 qui sont contrarotatives, c'est-à-dire qu'elles tournent dans deux sens opposés autour de l'axe longitudinal A de la turbomachine. Chacune de ces turbines aval 18, 20 est solidaire en rotation d'une hélice externe 22, 24 s'étendant radialement à l'extérieur de la nacelle 26 de la turbomachine, cette nacelle 26 étant sensiblement cylindrique et s'étendant le long de l'axe A autour du compresseur 12, de la chambre de combustion 14, et des turbines 16, 18 et 20. Dans une autre configuration, la turbomachine 10 à hélices non carénées peut comprendre un compresseur 12, une chambre annulaire de combustion 14, une turbine 16 et une turbine de puissance entrainant un réducteur relié aux deux étages d'hélices externes 22, 24. Le flux d'air 28 qui pénètre dans la turbomachine est comprimé puis est mélangé à du carburant qui est brûlé dans la chambre de combustion 14, les gaz de combustion passant ensuite dans les turbines pour entraîner en rotation les hélices 22, 24 qui fournissent la majeure partie de la poussée générée par la turbomachine. Les gaz de combustion sortant des turbines sont expulsés à travers une tuyère 32 (flèches 30) pour augmenter la poussée. Les hélices 22, 24 sont disposées coaxialement l'une derrière l'autre et comportent une pluralité de pales régulièrement réparties autour de l'axe A de la turbomachine. Ces pales s'étendent sensiblement radialement et sont du type à calage variable, c'est-à-dire qu'elles peuvent tourner autour de leurs axes de façon à optimiser leur position angulaire en fonction des conditions de fonctionnement de la turbomachine.

Dans un montage connu représenté aux figure 2 à 5 et décrit dans la demande antérieure FR-A1-2 943 312, chaque hélice 22, 24 comprend un élément de rotor formé par un anneau polygonal 34 qui s'étend autour de l'axe A et qui comporte une pluralité de logements cylindriques 36 sensiblement radiaux, par exemple au nombre de douze, dans chacun desquels sont montées une platine de support de pale et une couronne, comme cela sera expliqué plus en détail dans ce qui suit. Les pales ne sont pas représentées aux figures 3 à 5 pour plus de clarté et sont montées sur les platines par exemple par emmanchement de leurs pieds dans des logements de forme complémentaire des platines.

La figure 4 est une vue partielle à plus grande échelle de l'anneau polygonal 34 dont une coupe axiale a été réalisée sensiblement au milieu d'un logement cylindrique 36 de l'anneau. Des moyens de support d'une pale (non représentée) et de guidage 5 en rotation de cette pale sont montés dans chaque logement 36 de l'anneau polygonal 34, un de ces moyens étant représenté aux figures 4 et 5. Ces moyens comprennent une platine 38 de support de pale montée par crabotage à l'intérieur d'une couronne 48 qui est centrée et 10 guidée en rotation dans le logement 36 de l'anneau polygonal 34 au moyen de deux paliers à roulements 50, 52 coaxiaux. La platine 38 et la couronne 48 sont immobilisées en rotation l'une par rapport à l'autre par des cales 58. La platine 38 et la couronne 48 sont solidaires en rotation l'une de l'autre et sont centrées et guidées en rotation autour d'un axe radial D qui 15 est l'axe du logement 36 de l'anneau. Des écrous 60, 62 sont vissés sur la couronne 48 et sur la paroi cylindrique 56 de l'anneau 34, respectivement, pour verrouiller l'ensemble des éléments précités. Un premier palier 50 (à billes dans l'exemple représenté) est monté dans le logement cylindrique 36 de l'anneau polygonal 34. Il est centré sur 20 l'axe D et est engagé dans ce logement par translation le long de cet axe, depuis l'intérieur. Il prend appui à son extrémité radialement externe sur un rebord annulaire interne 64 du logement 36. Sur cette butée prend appui un rebord annulaire externe 66 de la couronne 48 qui est engagée dans le logement 36 par translation le long de l'axe D, depuis l'intérieur. 25 La couronne 48 comprend un second rebord annulaire externe 68 situé radialement à l'intérieur du premier rebord externe 66 précité et sur lequel prend appui le second palier 52 (à billes dans l'exemple représenté). Cette palier 52 s'étend autour de l'axe D et est engagé dans le logement 36 par translation le long de cet axe, depuis l'intérieur. 30 Un écrou 62 est vissé dans la partie d'extrémité radialement interne du logement 36 et maintient le second palier 52 en appui sur le rebord 68 de la couronne. La couronne 48 et les paliers 60, 62 sont ainsi serrés entre le rebord 64 du logement 36 et l'écrou 62 et sont immobilisés dans une direction parallèle à l'axe D. Une rondelle annulaire de verrouillage 69 qui s'étend autour de l'axe D est intercalée entre le palier 52 et l'écrou 62 pour immobiliser en rotation cet écrou dans le logement 36 de l'anneau polygonal. Cette rondelle 69 comprend à sa périphérie interne des premières pattes 70 qui sont destinées à être rabattues vers l'intérieur et engagées dans des encoches 72 de forme complémentaire de la périphérie interne de l'écrou 62 pour immobiliser en rotation la rondelle sur l'écrou. La rondelle 69 comprend en outre à sa périphérie externe des secondes pattes 74 qui sont destinées à être engagées dans des encoches 76 de forme complémentaire de l'extrémité radialement interne de la paroi cylindrique 56 du logement 36, pour immobiliser en rotation la rondelle dans le logement 36. La rondelle 69 est engagée dans le logement 36 par translation le long de l'axe D, depuis l'intérieur, et l'écrou 62 est vissé dans le logement 36 depuis l'intérieur. Un élément annulaire, tel qu'une rondelle élastique de type « Ringspann », peut être monté autour de l'axe D, entre la rondelle 69 et le palier 52, de façon à réaliser une précontrainte des deux paliers 50, 52 le long de l'axe D. La couronne 48 comporte des dents 78 qui sont en saillie radialement vers l'intérieur (par rapport à l'axe D) sur sa surface cylindrique interne. Ces dents 78 sont au nombre de trois dans l'exemple représenté et ont chacune une étendue angulaire autour de l'axe D de 60° environ. Elles sont régulièrement réparties autour de l'axe D et sont destinées à être engagées entre des dents 80 de forme complémentaire de la platine 38. La platine 38 comprend un corps sensiblement cylindrique 82 sur lequel sont formées en saillie les dents 80 précitées qui s'étendent radialement vers l'extérieur (par rapport à l'axe D). Ce corps cylindrique 82 est relié à son extrémité radialement externe à des moyens 84 de fixation d'une pale. Les dents 80 de la platine sont formées par des secteurs d'un premier rebord annulaire 81 qui s'étend autour de l'axe D. De la même façon, les dents 78 de la couronne sont formées par des secteurs d'un rebord annulaire 83 qui s'étend autour de l'axe D et qui est destiné à s'appuyer sur le premier rebord de la platine, pour retenir la platine en direction radiale vers l'extérieur et assurer la transmission des efforts précités entre la platine et la couronne.

Des cales 58 sont destinées à immobiliser en rotation la couronne 48 et la platine 38 l'une par rapport à l'autre. Ces cales sont des secteurs de cylindre au nombre de trois dans l'exemple représenté et sont régulièrement réparties autour de l'axe D. Ces secteurs ont chacun une étendue angulaire autour de cet axe de 60° environ et qui est sensiblement égale à celle des espaces circonférentiels 86 situés entre les dents 78, 80 de la platine et de la couronne, ce qui permet d'engager les cales dans ces espaces. L'écrou 60 est vissé dans l'extrémité radialement interne de la couronne 48 et s'appuie sur les cales 58. Ces cales 58 sont ainsi serrées dans une direction parallèle à l'axe D entre le rebord 88 de la platine et l'écrou 60, et sont immobilisées le long de cet axe sur la couronne. Une seconde rondelle annulaire de verrouillage 90 est intercalée entre les extrémités radialement internes des cales 58 et l'écrou 60, pour immobiliser en rotation cet écrou sur la couronne.

Cette rondelle 90 comprend à sa périphérie interne des premières pattes 94 qui sont destinées à être rabattues vers l'intérieur et engagées dans des encoches 95 de forme complémentaire de la périphérie interne de l'écrou 60, pour immobiliser en rotation la rondelle sur l'écrou. La rondelle 90 comprend en outre à sa périphérie externe des 30 secondes pattes 92 qui sont destinées à être engagées dans des encoches 93 de forme complémentaire de l'extrémité radialement interne des cales 58, pour immobiliser en rotation la rondelle sur la couronne. La rondelle 90 est engagée dans la couronne 48 par translation le long de l'axe D, depuis l'intérieur, et l'écrou 60 est vissé dans la couronne depuis l'intérieur (par rapport à l'axe C). En fonctionnement, les forces centrifuges auxquelles sont soumises les pales de l'hélice sont transmises à l'anneau polygonal 34 par l'intermédiaire des platines 38, des couronnes 48 et des paliers 50. L'invention propose une nouvelle technologie dans laquelle les forces centrifuges sont transmises de la platine à l'anneau polygonal par au moins un palier ou une butée lamifié. On se réfère maintenant à la figure 6 qui représente un premier mode de réalisation de l'invention. La butée lamifiée porte la référence 100 et est montée dans un logement radial 36 d'un anneau polygonal 34 qui peut être sensiblement identique à celui décrit précédemment. Les références 52, 56, 62, 64 et 69 désignent les mêmes éléments que ceux décrits précédemment. La référence 69 peut désigner une rondelle 69 du type précité et/ou une rondelle élastique de précharge (par exemple de type « Ringspann »), comme décrit précédemment.

La butée lamifiée 100 est du type de celles décrites dans les documents US-A-4,040,690 et US-A-4,142,833. Elle a une forme générale tubulaire et comprend un empilement d'anneaux métalliques ou composites 102 et en élastomère 104. La butée 100 s'étend autour du corps cylindrique 182 de la platine 138, coaxialement à celui-ci.

La butée 100 comprend à son extrémité supérieure ou radialement externe une semelle annulaire 106 métallique de fixation à l'anneau polygonal 34, et à son extrémité inférieure ou radialement interne une semelle annulaire 108 métallique de fixation au corps 182 de la platine 138. La semelle 106 est en appui axial radialement vers l'extérieur sur la surface annulaire radialement interne du rebord annulaire 64 de l'anneau polygonal 34. Cette semelle 106 comporte un filetage interne 110 de vissage d'un écrou 112 qui comprend un rebord annulaire externe d'appui sur la surface annulaire radialement externe du rebord 64. Le serrage de l'écrou 112 assure l'immobilisation axiale de la butée 100 dans le logement 36.

Pour empêcher la rotation de la butée 100 dans le logement 36, la semelle 106 peut comporter un méplat ou un ergot (représenté schématiquement en traits pointillés 114) destiné à coopérer avec des moyens de forme complémentaire de l'anneau polygonal 34. La semelle 108 comprend des cannelures longitudinales internes 10 116 engagées dans des cannelures externes complémentaires du corps cylindrique 182 de la platine. Ceci permet de rendre la semelle 108 solidaire en rotation du corps cylindrique de la platine. La semelle 106 est en appui axial radialement vers l'intérieur sur une couronne 148 qui est montée dans le logement 36 et s'étend autour d'une 15 partie radialement interne du corps 182 de la platine. Cette couronne 148 est en appui axial sur le palier à rouleaux 52 décrit dans ce qui précède, et comprend un filetage interne 118 de vissage du corps 182 de la platine, qui comprend un filetage externe complémentaire sur sa partie radialement interne. Les forces centrifuges sont transmises de la platine 138 à la butée 20 100 par l'intermédiaire de ces filetages. La semelle 108 et la couronne 148 sont rendues solidaires radialement par la précharge du palier 52. Le corps 182 de la platine comprend à son extrémité radialement interne un rebord cylindrique 120 qui comprend des cannelures 25 longitudinales externes 122 d'engagement dans des cannelures complémentaires de l'extrémité radialement externe d'un arbre 124 radial de commande de la rotation de la platine. Cette extrémité de l'arbre 124 est entourée par un capot annulaire 126 qui est fixé sur l'extrémité radialement interne de la paroi cylindrique 56 du logement 36. 30 Cette technologie peut être assemblée de la façon suivante. La butée lamifiée 100 est engagée dans le logement 36 par translation le long de l'axe D, depuis l'intérieur, jusqu'à ce que sa semelle 106 prenne appui sur le rebord 64. L'écrou 112 est alors engagé sur le filetage 110, liant ainsi la butée lamifiée 100 à l'anneau polygonal 34. La platine 138 est engagée depuis l'extérieur dans le logement de façon à ce que ses cannelures s'engagent dans les cannelures 116 complémentaires de la semelle 108 de la butée lamifiée. La couronne 148 est ensuite engagée dans le logement 36 depuis l'intérieur et vissée sur la partie radialement interne du corps 182 de la platine, jusqu'à ce qu'elle prenne appui sur la semelle 108. Le palier 52 est ensuite engagé axialement dans le logement 36 depuis l'intérieur, jusqu'à ce qu'il prenne appui sur la couronne 148. La rondelle de verrouillage 69 et éventuellement une rondelle élastique sont montées dans le logement depuis l'intérieur et sont serrées axialement contre le palier 52 par l'écrou 62 qui est vissé dans le logement 36. Le capot 126 est fixé à l'extrémité radialement interne de la paroi cylindrique 56 du logement, ce capot comportant un passage axial d'engagement de l'extrémité radialement externe de l'arbre 124 sur le rebord cylindrique 120 du corps de la platine. La variante de réalisation de l'invention représentée aux figures 7 et 8 diffère du mode de réalisation de la figure 6 notamment en ce qu'elle ne comporte pas de couronne, la semelle 208 radialement interne de la butée lamifiée 200 étant en appui axial radialement vers l'intérieur directement sur le palier 52, et comportant des dents 278 de crabot qui sont en saillie radialement vers l'intérieur (par rapport à l'axe D) sur sa surface cylindrique interne. Ces dents 278 sont au nombre de trois dans l'exemple représenté et ont chacune une étendue angulaire autour de l'axe D de 60° environ. Elles sont régulièrement réparties autour de l'axe D et sont destinées à être engagées entre des dents 280 de crabot de forme complémentaire du corps de la platine 238. Les dents 278 de la semelle 208 sont destinées à s'appuyer radialement sur les dents 280 de la platine, pour retenir la platine en direction radiale vers l'extérieur et assurer la transmission des efforts précités entre la platine et la butée.

La platine 238 est montée par translation et rotation dans la semelle 208 de la façon suivante. La platine 238 est présentée radialement à l'extérieur du logement 36 de l'anneau polygonal 34 de façon à ce qu'elle soit alignée sur l'axe D et que son corps cylindrique 282 soit situé du côté du logement. La platine 238 est déplacée en rotation autour de l'axe D jusqu'à une première position dans laquelle ses dents 280 sont alignées dans une direction parallèle à l'axe D, avec les espaces circonférentiels situés entre les dents 278 de la semelle 208. La platine 238 est ensuite déplacée en translation le long de l'axe D depuis la première position précitée jusqu'à une deuxième position où les dents 280 de la platine sont amenées radialement à l'intérieur des dents 278 de la semelle 208, par rapport à l'axe C de l'anneau 34. Chaque dent 280 de la platine est déplacée de la première à la seconde position par translation entre deux dents 278 consécutives de la semelle 208.

La platine 238 est ensuite déplacée en rotation autour de l'axe D jusqu'à une troisième position dans laquelle ses dents 280 sont alignées dans une direction parallèle à l'axe D, avec les dents 278 de la semelle 208. Dans l'exemple représenté, la platine doit être tournée de 60° environ (soit un sixième de tour) autour de l'axe D, dans un sens ou dans l'autre, pour passer de la seconde à la troisième position. L'arbre radial 224 de commande de la rotation de la platine 238 comprend ici à son extrémité radialement externe trois dents 258 axiales régulièrement réparties autour de l'axe D et ayant chacune une étendue angulaire autour de cet axe de 60° environ. Ces dents 258 sont destinées à être engagées dans les espaces circonférentiels situés entre les dents 278, 280 de la platine et de la semelle 208, par translation axiale de l'arbre depuis l'intérieur. Dans leur position de montage représentée en figure 7, les dents 258 sont en appui en direction circonférentielle (par rapport à l'axe D) sur les extrémités circonférentielles des dents 278, 280 de la platine et de la semelle 208 pour immobiliser ces dernières en rotation l'une par rapport à l'autre. Un écrou 290 d'axe D est engagé depuis l'intérieur dans l'arbre 224 qui est tubulaire, et est vissé dans un filetage correspondant de l'extrémité radialement interne du corps 282 de la platine. Cet écrou 290 prend appui axialement sur un rebord annulaire interne de l'arbre 224 pour immobiliser axialement l'arbre vis-à-vis du corps de la platine. La figure 9 représente une variante de réalisation de l'invention comprenant une butée lamifiée 300. Dans cette réalisation, bien que non représentées, la butée lamifiée comprend deux semelles annulaire interne et externe. La semelle annulaire externe permet la fixation de la butée lamifiée au rebord annulaire 364 de l'anneau polygonal 334 et la semelle annulaire interne est fixée à une couronne annulaire 348 solidarisée au corps cylindrique 382 de la même façon que ce qui a été décrit en référence à la figure 6. Dans cette réalisation, chaque logement de l'anneau polygonal 334 est délimité à son extrémité interne par une paroi cylindrique 356 comportant un rebord annulaire radial 358 sur lequel est fixé le rebord annulaire 360 d'une douille 362 à corps cylindrique. Le corps cylindrique 366 de la douille 362 s'étend à contact le long de la couronne annulaire 348 et d'une partie de la butée lamifiée 300, ce qui permet de limiter le flambement de la butée à cet endroit. Une autre douille 368 est engagée autour de l'extrémité externe du corps cylindrique 382 de manière à ce que son rebord annulaire 370 soit appliqué et fixé sur la face externe du rebord annulaire 364 de l'élément annulaire 334 et que sa paroi cylindrique soit engagée entre l'extrémité intérieure du rebord 364 et la face extérieure du corps cylindrique 382. En fonctionnement, ces douilles 362, 370 évitent le désaxement du corps cylindrique 382 dans son logement de l'anneau polygonal.

La figure 10 représente encore une autre réalisation de l'invention comprenant deux butées lamifiées annulaires coaxiales reliant en série l'élément annulaire 434 et le corps cylindrique 482, l'une intérieure 400 et l'autre extérieure 402 par rapport à l'axe du logement. La butée lamifiée intérieure 400 s'étend selon l'axe du logement sur une distance inférieure à celle de la butée lamifiée extérieure 402.

Les butées lamifiées intérieure 402 et extérieure 404 sont reliées l'une à l'autre par une pièce annulaire intermédiaire 406 métallique formée d'une paroi cylindrique 408 comportant un rebord annulaire à chacune de ses extrémités. Le rebord annulaire interne 410 s'étend radialement vers l'extérieur par rapport à l'axe du logement depuis la paroi cylindrique 408 et le rebord annulaire externe 412 s'étend radialement vers l'intérieur par rapport à l'axe du logement depuis la paroi cylindrique 408. L'extrémité externe de la butée lamifiée extérieure 402 est fixée au rebord annulaire 464 de l'élément annulaire 434 et son extrémité interne est fixée sur le rebord annulaire interne 410 de la pièce annulaire intermédiaire 406.

L'extrémité externe de la butée lamifiée intérieure 400 est fixée au rebord annulaire externe 412 de la pièce intermédiaire 406 et son extrémité interne est fixée sur la couronne annulaire 448. Quatre douilles 414, 416, 418, 420 sont agencées entre les différentes parties rotatives et fixes. Chaque douille comprend un rebord annulaire radial et une paroi cylindrique. Le rebord annulaire interne 410 de la pièce intermédiaire 406 porte une douille 414 dont le rebord annulaire 422 est appliqué et fixé sur la face interne du rebord annulaire interne 410, la paroi cylindrique 424 de la douille 414 étant intercalée entre la paroi cylindrique 456 du logement et la surface extérieure de la butée lamifiée extérieure 402. De même, une douille 416 est engagée et fixée sur la face interne de la couronne annulaire 448 du corps cylindrique de manière à ce que son rebord annulaire 426 soit fixé sur la face interne de la couronne annulaire 448 et que la paroi cylindrique 428 soit intercalée entre la face extérieure de la paroi cylindrique 408 de pièce intermédiaire 406 et la face extérieure de la butée lamifiée intérieure 400.

Une autre douille 418 est engagée depuis l'extérieur sur le rebord annulaire 464 de l'élément annulaire 434 de manière à ce que le rebord annulaire 430 de la douille 418 soit appliqué et fixé sur la face externe du rebord annulaire 464 et que la paroi cylindrique 432 de la douille 418 soit intercalée entre la face intérieure de la butée lamifiée extérieure 400 et la face extérieure de la paroi cylindrique 408 de la pièce intermédiaire 406. Comme représenté sur la figure 10, la platine 438 assure un maintien du palier lisse 418. Enfin, une dernière douille 420 est engagée sur le rebord annulaire externe 412 de la pièce annulaire intermédiaire de manière à que le rebord annulaire 436 de la douille 420 soit appliqué et fixé sur la face externe du rebord externe de la pièce intermédiaire 406 et que la paroi cylindrique 440 soit en vis-à-vis de la surface extérieure du corps cylindrique 482. Ce palier lisse 420 est maintenu en position dans le logement par un épaulement 450 du corps cylindrique 482. Alternativement, l'épaulement 450 pourrait être formé directement depuis la platine 438. Ainsi, selon cette alternative, l'épaulement 450 cylindrique forme un logement pour recevoir l'extrémité radialement externe du corps cylindrique 482. L'utilisation de deux butées lamifiées coaxiales intérieure 400 et extérieure 402 permet de répartir le débattement angulaire, c'est-à-dire à la rotation souhaitée du corps cylindrique 482, sur deux butées lamifiées. Il est ainsi possible de réduire la dimension axiale des butées lamifiées, ce qui réduit les risques de flambage. L'extrémité de l'arbre (non représenté) est entourée par un capot annulaire ou couvercle 442 comprenant deux rebords dont l'un 452 extérieur est engagé sur la face extérieure de la paroi cylindrique 456 et l'autre intérieur 454 est en appui par son extrémité externe sur le palier lisse 116. La partie médiane 458 de liaison des deux rebords du couvercle 452 assure un maintien du palier lisse 414 et recouvre annulairement le rebord annulaire interne 410 de la pièce intermédiaire 406. De cette façon, le couvercle 442 assure ainsi un maintien en position des paliers lisses 414 et 416.

Claims (18)

1. REVENDICATIONS1. Hélice (22, 24) non carénée à pales à calage variable pour une turbomachine, les pales de l'hélice étant montées à rotation autour de leurs axes dans des logements (36) radiaux d'un élément annulaire (34) de rotor et chaque pale étant portée par une platine (138) ayant un corps cylindrique (182) engagé dans un logement radial de l'élément de rotor et centré et guidé en rotation par des moyens (100, 152) de centrage dans ce logement, caractérisée en ce que ces moyens de centrage comprennent au moins une butée lamifiée (100) comprenant un empilement d'anneaux (104) en élastomère entre lesquels sont intercalés des anneaux (102) métalliques ou composites, cette butée lamifiée ayant une forme générale sensiblement tubulaire et s'étendant sensiblement coaxialement autour du corps cylindrique de la platine, une extrémité axiale (106) de la butée étant fixée à l'élément de rotor et son extrémité axiale (108) opposée étant fixée au corps cylindrique de la platine, cette butée lamifiée étant déformable élastiquement en torsion autour de son axe longitudinal sur une plage angulaire prédéterminée au moins égale à une plage angulaire prédéterminée de calage des pales de l'hélice.
2. 2. Hélice selon la revendication 1, caractérisée en ce que la ou chaque butée lamifiée (100) comprend une semelle annulaire (106, 108) métallique de fixation à chacune de ses extrémités axiales.
3. 3. Hélice selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'une première (106) des semelles est en appui axial sur un rebord annulaire (64) de l'élément (34) de rotor et comprend un filetage interne (110) de vissage d'un écrou (112) destiné à prendre appui sur l'élément de rotor pour immobiliser axialement la butée lamifiée vis-à-vis de l'élément de rotor.
4. 4. Hélice selon la revendication 3, caractérisée en ce que la première semelle (106) comprend des moyens (114), tels qu'un méplat ou un ergot, 30 coopérant par liaison de formes avec des moyens correspondants del'élément (34) de rotor pour immobiliser en rotation cette première semelle vis-à-vis de l'élément de rotor.
5. 5. Hélice selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que l'autre semelle (108) de la butée comprend des moyens, tels que des cannelures (116), coopérant par liaison de formes avec des moyens correspondants du corps cylindrique (182) de la platine pour immobiliser en rotation cette autre semelle vis-à-vis de la platine.
6. 6. Hélice selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisée en ce que l'autre semelle (106, 208) de la butée est en appui axial sur un palier (52) à roulements monté dans le logement (36) de l'élément 34) de rotor, ou en appui axial sur une couronne (148) s'étendant autour du corps cylindrique (182) de la platine et prenant appui axialement sur ce palier (52).
7. 7. Hélice selon la revendication 6, caractérisée en ce que la couronne (148) comprend un filetage interne (118) coopérant avec un filetage externe correspondant du corps cylindrique (182) de la platine.
8. 8. Hélice selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la périphérie interne du logement porte un palier lisse (362) de guidage à rotation du corps cylindrique (382).
9. 9. Hélice selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la périphérie externe du logement porte un palier lisse (368) pour le guidage à rotation de l'extrémité externe du corps cylindrique (382).
10. 10. Hélice selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle comprend deux butées lamifiées coaxiales agencées en série intérieure (400) et extérieure (402) par rapport à l'axe du logement et reliées entre elles par une pièce annulaire intermédiaire métallique (406).
11. 11. Hélice selon la revendication 10, caractérisée en ce que la pièce annulaire intermédiaire (406) comprend deux rebords annulaires interne (410) et externe (412) reliés l'un à l'autre par une paroi cylindrique (408) intercalée radialement entre les butées lamifiées (400, 402).
12. 12. Hélice selon la revendication 11, caractérisée en ce que le rebord annulaire interne (410) s'étend radialement vers l'extérieur par rapport àl'axe du logement et le rebord annulaire externe (412) s'étend radialement vers l'intérieur du logement.
13. 13. Hélice selon l'une des revendications 10 à 12, caractérisée en ce qu'elle comprend deux paliers internes (414, 416) dont l'un est intercalé entre l'extrémité interne de la pièce intermédiaire (406) et le logement et entre l'extrémité interne de la pièce intermédiaire (406) et le corps cylindrique (482), et deux autres paliers externes (418, 420) dont l'un est intercalé entre l'extrémité externe de la pièce intermédiaire (406) et le logement et entre l'extrémité externe de la pièce intermédiaire (406) et le corps cylindrique (482).
14. 14. Hélice selon la revendication 13, caractérisée en ce que les paliers sont des paliers lisses ou à roulements.
15. 15. Hélice selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le corps cylindrique (182, 282) de la platine est relié à une extrémité d'un arbre (124, 224) d'entraînement en rotation du corps dans le logement (36) de l'élément de rotor.
16. 16. Hélice selon la revendication 15, caractérisée en ce que l'extrémité de l'arbre (124) comporte des cannelures (122) engagées dans des cannelures complémentaires du corps cylindrique (182) de la platine.
17. 17. Hélice selon la revendication 15, caractérisée en ce que l'extrémité de l'arbre (224) comporte une rangée annulaire de dents (258) axiales engagées entre des dents (278, 280) de crabot du corps cylindrique (281) de la platine et de la butée lamifiée (200), et pouvant venir en butée circonférentielle sur ces dents, cette extrémité de l'arbre étant fixée au corps cylindrique de la platine, par exemple par un écrou (290) coaxial à l'arbre et au corps cylindrique et vissé dans un filetage correspondant du corps cylindrique pour le serrage axial de l'arbre sur le corps.
18. 18. Turbomachine, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une hélice selon l'une des revendications précédentes.30