FR3008455A1 - Redresseur pour compresseur comportant des moyens de rattrapage de jeu - Google Patents

Abstract

Redresseur pour compresseur de turbomachine comportant au moins un secteur angulaire (10) constitué d'au moins une virole externe (12) et au moins une pale (14) s'étendant radialement vers l'intérieur depuis ladite virole externe (12), un carter (16) de la turbomachine sur lequel la virole externe (12) est montée, et un élément amortisseur (20) qui coopère avec la virole externe (12) pour limiter les déplacements radiaux de la virole externe (12) par rapport au carter (16), caractérisé en ce que la virole externe (12) coopère avec l'élément amortisseur (20) pour convertir au moins une partie des efforts (F) générés par le flux de gaz sur le redresseur en un effort d'entraînement de l'élément amortisseur (20) en déplacement axial par rapport à la virole externe.

Description

REDRESSEUR POUR COMPRESSEUR COMPORTANT DES MOYENS DE RATTRAPAGE DE JEU DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention propose un redresseur pour compresseur de turbomachine comportant des moyens d'amortissement des vibrations des pales du redresseur et des moyens de récupération du jeu radial résultant de l'usure des faces en contact. L'invention propose plus particulièrement un redresseur de compresseur pour lequel la fonction de rattrapage de jeu en cas d'usure est réalisée automatiquement, sans opération de maintenance sur la turbomachine. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Un compresseur de turbomachine est constitué d'une pluralité d'étages de compression, chacun comprenant des aubes mobiles solidaires d'un arbre de la turbomachine et d'un redresseur comprenant des aubes fixes solidaires d'un carter de la turbomachine.

Le redresseur comporte un ou plusieurs secteurs angulaires s'étendant soit sur toute la circonférence du redresseur, lorsque le redresseur comporte un seul secteur angulaire, ou bien sur une partie de la circonférence du redresseur, lorsque le redresseur comporte plusieurs secteurs angulaires. Chaque secteur angulaire est constitué d'une virole externe qui est montée sur le carter, d'une ou plusieurs pales qui s'étendent radialement vers l'intérieur depuis la virole externe et éventuellement d'une virole interne coaxiale à la virole externe, qui est raccordée à l'extrémité radiale interne des pales. En fonctionnement, le redresseur est soumis à un grand nombre de contraintes, notamment des contraintes de vibration des pales.

Pour réduire ces vibrations, le document FR-A-2.961.554 décrit un redresseur dans lequel une virole, ici la virole externe, comporte une cavité ouverte axialement, et dans laquelle un élément amortisseur est monté. L'élément amortisseur limite les déplacements radiaux des pales et permet ainsi de modifier le comportement vibratoire du secteur angulaire. Au fur et à mesure de l'utilisation de la turbomachine, les vibrations, même si elles ont été réduites grâce à la présence de l'élément amortisseur, peuvent provoquer une usure par rodage de faces en vis-à-vis, notamment des faces de contact entre la virole et l'élément amortisseur. Cette usure se traduit par l'apparition d'un jeu entre les parties du compresseur, ce qui réduit l'efficacité du système amortisseur. L'invention a pour but de proposer un compresseur de turbomachine comportant un élément amortisseur pour modifier le comportement de chaque secteur angulaire lorsqu'il est mis en vibration, et comportant des moyens permettant de rattraper automatiquement le jeu pouvant se créer entre la virole externe et l'élément amortisseur. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention propose un redresseur pour compresseur de turbomachine comportant au moins un secteur angulaire constitué d'au moins une virole externe et au moins une pale s'étendant radialement vers l'intérieur depuis ladite virole externe, un carter de la turbomachine sur lequel la virole externe est montée, et un élément amortisseur qui coopère avec la virole externe pour limiter les déplacements radiaux de la virole externe par rapport au carter, caractérisé en ce que la virole externe coopère avec l'élément amortisseur pour convertir au moins une partie des efforts générés par le flux de gaz sur le redresseur en un effort d'entraînement de l'élément amortisseur en déplacement axial par rapport à la virole externe.

La transformation indirecte des efforts aérodynamiques produits sur les pales du redresseur en un déplacement axial de l'élément amortisseur par rapport à la virole permet d'obtenir un rattrapage de jeu automatique et dont l'amplitude augmente avec la charge de la turbomachine.

De préférence, la virole externe coopère avec l'élément amortisseur par coopération d'un doigt avec une rainure hélicoïdale qui sont respectivement portés par la virole externe ou par l'élément amortisseur. De préférence, la virole externe coopère avec l'élément amortisseur pour convertir lesdits efforts générés par le flux de gaz sur le redresseur en un effort d'appui de l'élément amortisseur sur le secteur angulaire orienté en partie radialement vers l'intérieur. De préférence, l'élément amortisseur coopère avec la virole externe pour transformer l'effort d'entraînement de l'élément amortisseur en déplacement axial en ledit effort d'appui de l'élément amortisseur sur le secteur angulaire orienté principalement radialement vers l'intérieur. De préférence, l'élément amortisseur coopère avec la virole externe par appui de faces coniques complémentaires, de l'élément amortisseur et de la virole externe.

De préférence, la virole externe de chaque secteur angulaire comporte une face d'appui en forme de secteur de cylindre incliné par rapport à l'axe principal du redresseur qui est en appui contre une face d'appui complémentaire de l'élément amortisseur. De préférence, le secteur angulaire est monté mobile en rotation autour de l'axe principal du redresseur par rapport au carter et par rapport à l'élément amortisseur. De préférence, l'élément amortisseur est monté mobile en translation le long de l'axe principal du redresseur par rapport au carter et par rapport au secteur angulaire.

De préférence, le redresseur comporte des moyens de butée radiale, de la virole externe par rapport au carter. De préférence, le redresseur comporte des moyens de butée radiale, de la virole externe par rapport à l'élément amortisseur.

BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux figures annexées parmi lesquelles : - la figure 1 est une représentation schématique en section axiale de la partie radialement externe d'un segment de redresseur réalisé selon l'invention ; - la figure 2 est une représentation schématique de la partie du segment de redresseur représenté à la figure 1, montrant une variante de réalisation de l'invention; - la figure 3 est une vue en développé d'une partie du redresseur représenté à la figure 1; la figure 4 est une vue en développé d'une partie de l'élément amortisseur représenté à la figure 1. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Pour la description de l'invention, on adoptera à titre non limitatif l'orientation axiale d'amont en aval comme étant la direction de gauche à droite en se reportant aux figures On a représenté à la figure 1 une partie radialement externe d'un secteur 10 de redresseur d'un compresseur de turbomachine. Le redresseur fait partie de l'un des étages de compression du compresseur et est associé à une rangée annulaire d'aubes mobiles (non représentées) portée par un arbre de rotor de la turbomachine. Le redresseur est un composant fixé à un carter annulaire 16 fixe de la turbomachine. Le redresseur peut être constitué d'une pluralité de secteurs angulaires accolés circonférentiellement pour former un élément annulaire, ou bien d'un seul secteur 10 consistant en une pièce de révolution formant la totalité du redresseur. Chaque secteur 10 de redresseur comporte une virole externe 12 agencée coaxialement à l'axe principal du redresseur, au moins une aube de redresseur 14 qui s'étend radialement vers l'intérieur depuis la virole externe 12. Ici, seule une aube du secteur 10 est représentée aux figures, cependant, il sera compris qu'un secteur 10 peut comporter plusieurs aubes 14. Chaque secteur 10 peut en outre comporter au moins une virole interne (non représentée) agencée coaxialement à l'intérieur de la virole externe 12 et qui est reliée à l'extrémité radiale interne de l'aube 14. Comme on l'a dit précédemment, le secteur 10 est monté sur un carter 16 de la turbomachine, le carter 16 comporte à cet effet une cavité 18 de révolution débouchant dans la face annulaire interne du carter 16, qui reçoit la virole externe 12. La cavité 18 et la virole externe 12 comportent des moyens complémentaires pour la retenue de la virole externe 12 que l'on décrira plus en détails par la suite. Pour limiter les vibrations du secteur 10, un élément amortisseur 20 est monté à l'intérieur de la cavité 18 et il est comprimé radialement entre la virole externe 12 et le carter 16. L'élément amortisseur 20 est un élément de révolution, il peut être réalisé d'une seule pièce ou bien être réalisé en plusieurs tronçons qui sont mis bout à bout pour former un élément annulaire. L'élément amortisseur 20 comporte une face d'appui 22 qui s'appuie contre une face d'appui 24 en vis-à-vis de la virole externe 12, par laquelle l'élément amortisseur coopère avec le secteur 10 du redresseur pour limiter les vibrations. L'élément amortisseur 20 exerce un effort sur la virole externe 12 qui est orienté principalement radialement vers l'intérieur, c'est-à-dire en direction de l'axe de rotation de la turbomachine.

L'élément amortisseur 20 permet de limiter les vibrations du secteur 10 de redresseur, notamment en ce qui concerne leur amplitude. Cependant, au fur et à mesure de l'utilisation de la turbomachine, l'une et/ou l'autre des deux faces 22, 24 en vis-à-vis de l'élément amortisseur 20 et de la virole externe 12 s'usent par rodage, à cause des vibrations qui n'ont pas été amorties malgré la présence de l'élément amortisseur 20.

Cette usure des deux faces 22, 24 peut résulter en la formation d'un jeu entre elles, limitant l'atténuation de vibrations de la part de l'élément amortisseur 20. La virole externe 12 du secteur 10 et l'élément amortisseur 20 coopèrent ensemble pour rattraper automatiquement le jeu entre les deux faces d'appui 22, 24 en vis-à-vis de l'élément amortisseur 20 et de la virole 12 respectivement.

A cet effet, la virole externe 12 et l'élément amortisseur 20 sont conformés pour convertir les efforts aérodynamiques produits sur les pales 14 par le flux d'air circulant au travers du compresseur, en un effort d'entraînement de l'élément amortisseur 20 en déplacement axial par rapport à la virole 12.

Ce déplacement axial relatif de l'élément amortisseur par rapport à la virole 12 permet de déplacer la face d'appui 22 de l'élément amortisseur 20 par rapport à la face d'appui 24 de la virole 12. Ainsi, des portions non usées des faces d'appui 20, 22 viennent en contact l'une contre l'autre, rattrapant par conséquent le jeu radial qui s'est produit par l'usure des faces d'appui 22, 24.

Selon l'invention, l'effort d'entraînement de l'élément amortisseur 20 en déplacement axial par rapport à la virole 12 est en outre transformé en un effort d'appui de la face d'appui 22 de l'élément amortisseur contre la face d'appui 24 de la virole 12 qui est orienté en partie radialement vers l'intérieur. Cet appui radial permet de conserver l'efficacité de l'amortissement réalisé par l'élément amortisseur 20. Comme on peut le voir à la figure 3, le flux d'air circulant au travers du secteur 10, globalement de l'amont vers l'aval, coopère avec chacune des aubes 14 pour rediriger le flux d'air afin qu'il ait une orientation globalement axiale en sortie du redresseur 10. En contrepartie, le flux d'air exerce sur chaque aube 14 un effort qui est orienté axialement vers l'amont et tangentiellement par rapport à l'axe principal de la turbomachine, comme on l'a représenté par les flèches F. La transformation de l'effort aérodynamique subi par le secteur 10 en l'effort axial d'entraînement de l'élément amortisseur 20 en déplacement axial, est réalisée par coopération d'au moins une rainure hélicoïdale 26 qui est ici réalisée dans l'élément amortisseur 20, avec un doigt suiveur 28 associé porté par la virole externe 12. Ici, l'élément amortisseur 20 comporte une pluralité de rainures 26, qui sont réparties circonférentiellement autour de l'axe principal de la turbomachine et la virole externe 12 comporte une pluralité de doigts suiveurs 28, eux aussi répartis circonférentiellement autour de l'axe principal de la turbomachine et chaque doigt suiveur 28 est associé à une rainure 26.

A titre de variante non limitative, les rainures 26 sont réalisées dans la virole externe 12 et les doigts suiveurs sont portés par l'élément amortisseur 20. Ici, chaque doigt 28 fait saillie radialement vers l'extérieur par rapport à la virole externe 12 et il est de forme complémentaire à la forme de la rainure 26 associée. Chaque doigt 28 s'appuie contre une paroi en vis-à-vis de la rainure 26 associée pour que la virole externe 12 transmette à l'élément amortisseur 20 les efforts aérodynamiques subis par le redresseur 10. L'appui d'un doigt 28 contre la rainure 26 associée permet de transformer la composante tangentielle des efforts aérodynamiques en un effort axial d'entraînement de l'élément amortisseur 20 en déplacement axial vers l'amont. Dans le mode de réalisation représenté aux figures, l'orientation des rainures 26 est définie pour que l'appui de chaque doigt 28 contre la rainure 26 associée résulte en un effort axial orienté vers l'amont, c'est-à-dire vers la gauche en se reportant aux figures 3 et 4.

Selon une variante de réalisation non représentée, l'orientation des rainures 26 est définie pour que l'appui de chaque doigt 28 contre la rainure 26 associée résulte en un effort axial orienté vers l'aval, c'est-à-dire vers la droite aux figures. Lorsque les doigts 28 appuient contre les rainures 26, l'élément amortisseur 20 est en outre bloqué en rotation autour de l'axe principal de la turbomachine par l'intermédiaire d'au moins un pion d'arrêt 30 qui est fixé au carter 16 et qui est reçu dans une rainure axiale 32 formée dans l'élément amortisseur. La coopération entre le pion d'arrêt 30 et la rainure axiale 32 a pour fonction d'empêcher toute rotation de l'élément amortisseur 20 par rapport au carter 16 et de permettre uniquement un déplacement axial de l'élément amortisseur 20 par rapport au carter 16. Aussi, l'élément amortisseur 20 est reçu dans la cavité 18 avec un jeu axial, lui conférant la possibilité de déplacement axial. Enfin, l'élément amortisseur 20 est reçu dans la cavité 18 avec un jeu radial minimum, permettant un glissement relatif de l'élément amortisseur 20 par rapport à la virole 12, tout en maintenant l'élément amortisseur 20 coaxial à l'axe principal de la turbomachine.

Conformément à l'invention, l'élément amortisseur 20 et la virole externe 12 coopèrent pour transformer l'effort d'entraînement de l'élément amortisseur 20 par rapport à la virole 12 en un effort d'appui de l'élément amortisseur 20 sur la virole externe 12.

Comme on peut le voir à la figure 1, selon un premier mode de réalisation de l'invention, les faces d'appui 22, 24 en vis-à-vis de l'élément amortisseur 20 et de la virole 12, respectivement, sont toutes les deux de forme coniques et sont complémentaires. Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention représenté à la figure 2, les faces d'appui 22, 24 en vis-à-vis de l'élément amortisseur 20 et de la virole 12, respectivement, consistent toutes les deux en des secteurs de cylindres complémentaires, dont l'axe principal des cylindres est incliné et est concourant à l'axe principal du redresseur. Chaque secteur de cylindre est associé à un secteur angulaire 10 du redresseur. Ainsi, le redresseur comporte une pluralité de secteurs de cylindres répartis autour de l'axe principal du redresseur, formée par l'ensemble des faces d'appuis 22, 24 accolées l'une contre l'autre. L'appui incliné des faces d'appui 22, 24 en vis-à-vis l'une contre l'autre permet de produire un effort orienté radialement vers l'intérieur de la face d'appui 22 de l'élément amortisseur 20 contre la face d'appui 24 de la virole externe 12.

Aussi, un déplacement axial de l'élément amortisseur 20 permet de conserver un appui franc l'une contre l'autre des faces d'appui 22, 24 de l'élément amortisseur 20 et de la virole 12, permettant par conséquent de compenser l'usure des faces d'appui 22, 24. L'angle d'inclinaison de ces faces 22, 24 par rapport à l'axe principal de la turbomachine est défini pour produire un effort radial d'appui dont l'amplitude est suffisante pour limiter les vibrations du redresseur 10. A titre d'exemple non limitatif, la valeur de l'angle d'inclinaison de chacune des faces d'appui 22, 24 en vis avis, qui est défini par l'angle délimité par une génératrice de chaque face et l'axe principal de la turbomachine, est compris entre 10 et 30 degrés.

De plus, selon le mode de réalisation représenté aux figures, les faces d'appui 22, 24 sont inclinées axialement vers aval car l'appui de chaque doigt 28 contre la rainure 26 associée résulte en un effort axial orienté vers l'amont. Selon la variante de réalisation pour laquelle l'appui de chaque doigt 28 contre la rainure 26 associée résulte en un effort axial orienté vers l'amont, les faces d'appui 22, 24 sont alors inclinées axialement vers l'amont. L'effort résultant de l'appui de l'élément amortisseur 20 sur la virole externe 12, au niveau des deux faces d'appui 22, 24 en vis-à-vis comprend une composante radiale et une composante axiale. La composante axiale de cette action est orientée vers l'amont, c'est-à-dire vers la gauche aux figures, et elle entraîne la virole externe 12 en déplacement axial vers l'amont. La virole externe 12 est guidée dans la cavité 18 du carter 16 en rotation autour de l'axe principal de la turbomachine, c'est-à-dire qu'elle est bloquée en déplacement le long dudit axe principal et en déplacement radial. Cela permet notamment à la virole externe 12 d'exercer un effort sur l'élément amortisseur 20 orienté tangentiellement à l'axe principal, par l'intermédiaire des doigts radiaux 28. Le blocage en déplacement axial de la virole externe 12 est réalisé par appui axial de faces radiales 34 de la virole externe 12 contre des faces radiales 36 en vis-à-vis du carter 16. La virole externe 12 vient quand à elle en butée axiale contre une face radiale 34 en vis-à-vis du carter 16. Selon un premier mode de réalisation du blocage en déplacement radial de la virole externe 12 par rapport à l'axe principal de la turbomachine, et comme on peut le voir à la figure 1, la virole externe 12 est en butée radialement contre l'élément amortisseur 20, au niveau de faces cylindriques de révolution complémentaires 38, 40.

Selon un deuxième mode de réalisation du blocage en déplacement radial de la virole externe 12 par rapport à l'axe principal de la turbomachine, et comme on peut le voir à la figure 2, la virole externe 12 est en butée radialement contre le carter 16 au niveau de faces cylindriques de révolution complémentaires 42, 44.

Il en résulte que l'élément amortisseur 20 est apte à se déplacer axialement par rapport à la virole externe 12, permettant ainsi de compenser l'usure des faces d'appui 22, 24 en vis-à-vis de la virole externe 12 et de l'élément amortisseur 20.5

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Redresseur pour compresseur de turbomachine comportant au moins un secteur angulaire (10) constitué d'au moins une virole externe (12) et au moins une pale (14) s'étendant radialement vers l'intérieur depuis ladite virole externe (12), un carter (16) de la turbomachine sur lequel la virole externe (12) est montée, et un élément amortisseur (20) qui coopère avec la virole externe (12) pour limiter les déplacements radiaux de la virole externe (12) par rapport au carter (16), caractérisé en ce que la virole externe (12) coopère avec l'élément amortisseur (20) pour convertir au moins une partie des efforts (F) générés par le flux de gaz sur le redresseur en un effort d'entraînement de l'élément amortisseur (20) en déplacement axial par rapport à la virole externe.
2. 2. Redresseur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la virole externe (12) coopère avec l'élément amortisseur (20) par coopération d'un doigt (28) avec une rainure hélicoïdale (26) qui sont respectivement portés par la virole externe (12) ou par l'élément amortisseur (20).
3. 3. Redresseur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la virole externe (12) coopère avec l'élément amortisseur (20) pour convertir lesdits efforts générés par le flux de gaz sur le redresseur en un effort d'appui de l'élément amortisseur (20) sur le secteur angulaire (10) orienté en partie radialement vers ntérieur.
4. 4. Redresseur selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément amortisseur (20) coopère avec la virole externe (12) pour transformer l'effort d'entraînement de l'élément amortisseur (20) en déplacement axial en ledit effort d'appui de l'élément amortisseur (20) sur le secteur angulaire (10) orienté principalement radialement vers l'intérieur.
5. 5. Redresseur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'élément amortisseur (20) coopère avec la virole externe (12) par appui de faces coniques complémentaires (22, 24) de l'élément amortisseur (20) et de la virole externe (12).
6. 6. Redresseur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la virole externe de chaque secteur angulaire comporte une face d'appui (24) en forme de secteur de cylindre incliné par rapport à l'axe principal du redresseur qui est en appui contre une face d'appui (22) complémentaire de l'élément amortisseur (20).
7. 7. Redresseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le secteur angulaire (10) est monté mobile en rotation autour de l'axe principal du redresseur par rapport au carter (16) et par rapport à l'élément amortisseur (20).
8. 8. Redresseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément amortisseur (20) est monté mobile en translation le long de l'axe principal du redresseur par rapport au carter (16) et par rapport au secteur angulaire (10).
9. 9. Redresseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de butée radiale (38, 40) de la virole externe (12) par rapport au carter (16).
10. 10. Redresseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de butée radiale (42, 44) de la virole externe (12) par rapport à l'élément amortisseur (20).