FR3009335A1

FR3009335A1 - Dispositif de guidage d'aubes de redresseur a angle de calage variable de turbomachine

Info

Publication number: FR3009335A1
Application number: FR1357533A
Authority: FR
Inventors: Clementine Charlotte Marie Mouton; Olivier Belmonte; Alain Marc Lucien Bromann; Jeremy Phorla Lao
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2013-07-30
Filing date: 2013-07-30
Publication date: 2015-02-06
Anticipated expiration: 2033-07-30
Also published as: GB201413452D0; US9926944B2; US20160363133A1; GB2518945A8; FR3009335B1; GB2518945A; GB2518945B

Abstract

L'invention concerne un dispositif de guidage d'aubes de redresseur à angle de calage variable de turbomachine, comprenant un premier anneau (26) ayant à sa périphérie une partie axiale (32) se prolongeant par une collerette (34) s'étendant radialement vers l'extérieur, un second anneau (28) monté autour de la partie axiale du premier anneau de façon à délimiter avec celui-ci une pluralité d'évidements (36) ouverts vers l'extérieur, une pluralité de douilles cylindriques (22) chacune montées dans un évidement et destinées à recevoir un pivot de guidage (12) d'une aube de redresseur (4), et un anneau élastique de serrage (30) destiné à coopérer avec l'un des anneaux pour assurer un serrage axial des deux anneaux l'un contre l'autre.

Description

Arrière-plan de l'invention La présente invention se rapporte au domaine général des compresseurs de turbomachine, notamment d'un turboréacteur ou d'un turbopropulseur d'avion. Elle vise plus précisément un dispositif permettant de guider les aubes de redresseur à angle de calage variable 10 d'un étage de compresseur. Le compresseur haute-pression d'une turbomachine aéronautique comprend plusieurs étages d'aubes de redresseur à angle de calage variable qui alternent avec des étages d'aubes mobiles. Les aubes de redresseur permettent de modifier les caractéristiques d'écoulement 15 des gaz selon les régimes de fonctionnement de la turbomachine. Les aubes de redresseur à angle de calage variable comportent chacune un pivot de commande en tête et un pivot de guidage en pied, le pivot de commande traversant une enveloppe de stator (appelé carter) de la turbomachine et coopérant avec un organe de commande de 20 l'orientation des aubes, et le pivot de guidage étant mobile en rotation dans une douille logée dans un évidement d'un anneau intérieur de la turbomachine. A partir d'une action sur l'organe de commande, il est ainsi possible de modifier l'orientation des aubes de l'étage concerné. Le carter de compresseur est généralement réalisé en deux 25 demi-coquilles afin de faciliter le montage. Pour diminuer la masse et augmenter les performances de l'ensemble, il a été proposé de le réaliser en une seule pièce (360°). Or, lorsque le carter du compresseur est monobloc dans le sens tangentiel, le montage des différentes parties du compresseur s'en trouve considérablement compliqué. En particulier, le 30 recours à un carter en deux demi-coquilles permet de monter individuellement les éléments du stator du compresseur qui viennent ensuite entourer ceux du rotor. Avec un carter monobloc, il est nécessaire d'assembler alternativement un étage de rotor puis un étage de stator. Par ailleurs, pour le dimensionnement de la ligne de rotor du 35 compresseur, la ligne de virole de celui-ci doit être la plus proche possible de la veine d'écoulement du flux gazeux traversant celui-ci. Ceci a pour conséquence de réduire l'espace sous la veine, ce qui nécessite de diminuer l'encombrement radial du dispositif de guidage des aubes de redresseur. Le document FR 2,875,270 décrit un dispositif de guidage 5 d'aubes de redresseur dans lequel l'anneau interne sous les aubes est formé de deux demi-anneaux serrés entre eux par des clavettes axiales, un support d'organe d'étanchéité étant monté sur l'anneau interne. Avec un tel dispositif, l'écart entre les pivots de guidage des aubes doit être suffisant pour y loger les clavettes sans engendrer de criques. De plus, ce 10 dispositif présente un encombrement radial relativement important. Objet et résumé de l'invention La présente invention a donc pour but principal de proposer un dispositif de guidage des aubes de redresseur à angle de calage variable 15 ne présentant pas de tels inconvénients. Conformément à l'invention, ce but est atteint grâce à un dispositif de guidage d'aubes de redresseur à angle de calage variable de turbomachine, comprenant un premier anneau ayant à sa périphérie une partie axiale se prolongeant par une collerette s'étendant radialement vers 20 l'extérieur, un second anneau monté autour de la partie axiale du premier anneau de façon à délimiter avec celui-ci une pluralité d'évidements ouverts vers l'extérieur, une pluralité de douilles cylindriques chacune montées dans un évidement et destinées à recevoir un pivot de guidage d'une aube de redresseur, et un anneau élastique de serrage destiné à 25 coopérer avec l'un des anneaux pour assurer un serrage axial des deux anneaux l'un contre l'autre. Le premier et le second anneau du dispositif selon l'invention forment un anneau intérieur qui peut être monobloc dans le sens tangentiel (c'est-à-dire à 360°). Ces deux anneaux délimitent une pluralité 30 d'évidements ouverts vers l'extérieur dans lesquels sont logées les douilles de support des pivots de guidage des aubes de redresseur. Ces deux anneaux sont maintenus l'un contre l'autre par serrage. De la sorte, le dispositif selon l'invention permet un montage aisé des aubes de redresseur sur un anneau intérieur pouvant être de 360°. En outre, le 35 recours à un anneau de serrage pour assurer le maintien des deux anneaux permet d'éviter toute formation de criques et réduit l'encombrement radial de l'ensemble. De préférence, le premier anneau comprend au niveau de sa partie axiale une pluralité de découpes angulaires pour permettre le passage de dents radiales portées par l'anneau de serrage. Les dents de l'anneau de serrage viennent exercer un effort de serrage des deux anneaux l'un contre l'autre. Les dents de l'anneau de serrage peuvent s'étendre radialement vers l'extérieur et le second anneau peut comprendre une face latérale ayant un profil en pente radiale. Dans ce cas, l'anneau de serrage est destiné à être d'abord rétracté pour passer à l'intérieur du premier anneau puis relâché pour permettre aux dents de passer radialement au travers des découpes du premier anneau et venir en appui radial contre la face latérale en pente du second anneau de sorte à exercer un effort de serrage axial des deux anneaux l'un contre l'autre. Alternativement, les dents de l'anneau de serrage peuvent s'étendre radialement vers l'intérieur, les découpes du premier anneau comprendre chacune un profil en pente radiale, et le second anneau comprendre une gorge annulaire ouverte vers l'intérieur. Dans ce cas, l'anneau de serrage est destiné à être d'abord écarté pour venir se loger entièrement dans la gorge du second anneau puis relâché pour permettre aux dents de passer radialement au travers des découpes du premier anneau et bloquer en position axiale le second anneau de sorte à exercer un effort de serrage axial des deux anneaux l'un contre l'autre.

L'anneau de serrage peut être un anneau ouvert ou un anneau à spirale. Le premier anneau et le second anneau peuvent comprendre des empreintes pour recevoir les douilles. L'invention a également pour objet un compresseur de turbomachine comprenant au moins un dispositif tel que défini 30 précédemment. L'invention a encore pour objet une turbomachine comprenant un tel compresseur. Brève description des dessins D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention 35 ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent des exemples de réalisation dépourvus de tout caractère limitatif. Sur les figures : - la figure 1 est une vue schématique d'un étage de redresseur de compresseur muni d'un dispositif de guidage des aubes selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue en perspective de l'anneau de serrage du dispositif de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue en perspective et en éclaté du dispositif de la figure 1; - la figure 4 est une vue schématique d'un dispositif de guidage selon un autre mode de réalisation de l'invention ; et - la figure 5 est une vue en perspective de l'anneau de serrage du dispositif de la figure 4.

Description détaillée de l'invention La figure 1 représente de façon schématique un étage de redresseur 2 d'un compresseur de turbomachine aéronautique, par exemple d'un compresseur haute-pression d'un turboréacteur ou d'un turbopropulseur d'avion. Un tel étage de redresseur est disposé en amont d'un étage d'aubes mobiles (non représenté) du compresseur. L'étage de redresseur 2 comporte une pluralité d'aubes fixes 4 à angle de calage variable qui sont disposées dans la veine 6 d'écoulement du flux gazeux traversant le compresseur. Chaque aube 4 à angle de calage variable se présente sous la forme d'une pale 8 se terminant à une extrémité radiale externe (ou tête d'aube) par un pivot de commande 10 (ou pivot supérieur) et à une extrémité radiale interne (ou pied d'aube) par un pivot de guidage 12 (ou pivot inférieur). Le pivot de commande 10 de l'aube 4 traverse une enveloppe 14 de carter de la turbomachine et coopère avec un organe de commande de l'orientation des aubes. A cet effet, le pivot de commande se termine typiquement par une tête 16 sur laquelle est engagée une extrémité d'une bielle de commande 18 dont l'autre extrémité coopère avec un anneau de commande 20.

Les bielles de commande 18 et l'anneau de commande 20 forment l'organe de commande de l'orientation des aubes 4. La rotation 3009 3 3 5 5 de l'anneau de commande autour de l'axe longitudinal de la turbomachine permet de faire tourner les bielles de commande et ainsi de modifier simultanément l'orientation de toutes les aubes à angle de calage variable de l'étage du compresseur haute-pression. 5 Chaque pivot de guidage 12 est destiné à tourner à l'intérieur d'une douille cylindrique creuse 22 formant support pivotant. Ces douilles 22 sont logées dans des empreintes 24a, 24b formées dans un anneau intérieur de la turbomachine, la douille et l'empreinte étant de formes sensiblement complémentaires. 10 De façon plus précise, conformément à l'invention, l'anneau intérieur recevant les douilles 22 des pivots de guidage des aubes de redresseur se compose d'un anneau amont 26, d'un anneau aval 28 et d'un anneau élastique de serrage 30 (voir également les figures 2 et 3). L'anneau amont 26 présente au niveau de sa périphérie 15 extérieure une partie axiale 32 qui se prolonge à l'amont par une collerette 34 s'étendant radialement vers l'extérieur. Cette collerette 34 présente une pluralité d'empreintes 24a de forme complémentaire à une portion des douilles 22. Par ailleurs, cet anneau amont 26 peut être monobloc, c'est-à-dire former un unique anneau de 360° de révolution. 20 L'anneau aval 28 est monté autour de la partie axiale 32 de l'anneau amont 26 avec lequel il est espacé axialement de façon à délimiter avec celui-ci une pluralité d'évidements cylindriques 36 qui sont ouverts vers l'extérieur et qui sont destinés à recevoir les douilles 22. Comme pour l'anneau amont, cet anneau aval 28 peut être monobloc. 25 De plus, au niveau d'une face latérale amont, l'anneau aval présente une pluralité d'empreintes 24b de forme complémentaire à une portion des douilles 22. Ainsi, les douilles 22 recevant les pivots de guidage des aubes de redresseur sont positionnées dans les évidements 36 délimités entre les anneaux amont et aval et maintenues 30 circonférentiellement dans celle-ci par les empreintes 24a, 24b. Comme représenté sur la figure 2, l'anneau de serrage 30 est un anneau élastique qui est ouvert ou fendu. Cet anneau de serrage 30 comprend des dents 38 régulièrement réparties autour d'un axe de révolution X-X dudit anneau de serrage, ces dents s'étendant radialement 35 vers l'extérieur. 3009 3 3 5 6 De plus, ces dents 38 de l'anneau de serrage sont destinées à venir passer radialement au travers de découpes angulaires 40 pratiquées dans la partie axiale 32 de l'anneau amont 26 de façon à assurer un serrage axial des deux anneaux 26, 28 l'un contre l'autre comme cela en 5 découle du processus d'assemblage de l'étage de redresseur décrit ci-après. Dans un premier temps, les douilles 22 sont positionnées sur les pivots de guidage 12 des aubes 4. L'anneau amont 26 est monté de sorte à mettre les empreintes 24a réalisés dans sa face latérale aval en 10 correspondance avec les douilles 22. Puis, l'anneau aval 28 vient s'accoster axialement de l'aval vers l'amont de sorte à mettre les empreintes 24b réalisées dans sa face latérale amont en correspondance avec les douilles 22. L'anneau de serrage 30 est à son tour amené en position par 15 l'intérieur de l'anneau amont. A cet effet, comme il est réalisé dans une matière élastique, l'anneau de serrage est rétracté (par exemple au moyen d'un outil adéquat) pour en diminuer son diamètre et pour passer sous l'anneau amont. Les dents 38 portées par l'anneau de serrage sont positionnées angulairement en vis-à-vis des découpes 40 faites dans 20 l'anneau amont. L'anneau de serrage est alors relâché, ce qui lui permet de reprendre son diamètre initial. Ses dents 38 vont alors passer radialement (de l'intérieur vers l'extérieur) au travers des découpes 40 de l'anneau amont 26 et venir en butée radiale contre une face latérale aval de 25 l'anneau aval 28. Cette face latérale aval de l'anneau aval présente un profil 42 en pente radiale (c'est-à-dire un profil qui est découpé selon un plan incliné vers l'aval). Les dents 38 de l'anneau de serrage sont biseautées selon la même pente radiale, de sorte que l'anneau de serrage peut être utilisé 30 dans les deux sens (amont ou aval). Ainsi, comme représenté par les flèches sur la figure 1, lorsque les dents de l'anneau de serrage viennent en contact radialement contre la face latérale aval de l'anneau aval, elles appliquent une force axiale de l'aval vers l'amont sur l'anneau aval, provoquant ainsi un serrage axial des anneaux amont et aval l'un contre 35 l'autre. 3009 3 3 5 7 Les figures 4 et 5 représentent un dispositif de guidage selon un autre mode de réalisation de l'invention. Ce mode de réalisation se distingue de celui précédemment décrit notamment par l'anneau aval 28' et l'anneau élastique de serrage 5 30'. En particulier, l'anneau aval 28' comprend une gorge annulaire 44 qui est ouverte vers l'intérieur et dimensionnée de sorte à pouvoir recevoir entièrement l'anneau de serrage 30'. Comme représenté sur la figure 5, l'anneau de serrage 30' porte des dents 38' qui sont régulièrement réparties autour de son axe de 10 révolution X-X et qui s'étendent radialement vers l'intérieur. Comme pour le précédent mode de réalisation, ces dents 38' sont destinées à passer radialement au travers des découpes angulaires 40 pratiquées dans la partie axiale 32 de l'anneau amont 26 (mais ici de l'extérieur vers l'intérieur) de façon à assurer un serrage axial des anneaux amont 26 et 15 aval 28' l'un contre l'autre. Le processus de montage est ici le suivant. Dans un premier temps, les douilles 22 sont positionnées sur les pivots de guidage 12 des aubes. L'anneau aval 28' vient s'accoster axialement de l'aval vers l'amont de sorte à mettre ses empreintes 24b en correspondance avec les douilles 20 22. L'anneau de serrage 30' est ensuite écarté (par exemple au moyen d'un outil adéquat) pour augmenter son diamètre et positionné entièrement (notamment ses dents 38') dans la gorge 44 pratiquée dans l'anneau aval 28' comme représenté en pointillés sur la figure 4. L'anneau de serrage 30' est maintenu dans cet état et cette 25 position pour permettre à l'anneau amont 26 de venir s'accoster axialement (de l'amont vers l'aval) de sorte à mettre ses empreintes 24a en correspondance avec les douilles 22. Les dents 38' de l'anneau de serrage sont positionnées angulairement en vis-à-vis des découpes 40 faites dans l'anneau amont. 30 L'anneau de serrage est alors relâché, ce qui lui permet de reprendre son diamètre initial. Ses dents 38' vont alors passer radialement (de l'extérieur vers l'intérieur) au travers des découpes 40 de l'anneau amont 26 et venir en butée radiale contre une face latérale aval des découpes 40 de l'anneau amont. 35 Cette face latérale aval des découpes 40 présente un profil 46 en pente radiale (c'est-à-dire qu'elle est découpée selon un plan incliné vers l'aval). Les dents 38' de l'anneau de serrage sont biseautées selon la même pente radiale, de sorte que l'anneau de serrage peut être utilisé dans les deux sens (amont ou aval). Ainsi, lorsque les dents de l'anneau de serrage viennent en contact radialement contre la face latérale aval des découpes 40, elles permettent à l'anneau de serrage d'appliquer une force axiale de l'amont vers l'aval sur l'anneau amont 26, provoquant un serrage axial des anneaux amont et aval l'un contre l'autre. On décrira maintenant différents particularités communes aux deux modes de réalisation précédemment décrits.

L'anneau élastique de serrage 30, 30' peut être réalisé de différentes façons. Comme représenté sur les figures 2 et 5, il peut être ouvert ou fendu. Alternativement, il pourrait s'agir d'un anneau à spirale avec des zones angulaires de recouvrement. De même, sa forme avec ses dents 38, 38' pourrait être plus évolutive que celle qui est représentée sur ces figures. Le dispositif de guidage selon l'invention est symétrique pour l'anneau amont et l'anneau aval, c'est-à-dire qu'ils pourraient être inversés. Comme représenté sur la figure 1, le dispositif de guidage selon l'invention permet l'implantation d'une étanchéité. A cet effet, la partie axiale 32 de l'anneau amont 26 peut porter un support de revêtement abradable 48 destiné à coopérer avec des léchettes 50 portées par un rotor du compresseur. Il est inutile de prévoir un quelconque blocage des dents 38, 38' de l'anneau de serrage 30, 30' pour les empêcher de sortir des découpes 40 pratiquées dans l'anneau amont 26. En effet, en cas de pompage, c'est l'ensemble du dispositif (anneau amont, anneau aval et anneau de serrage) qui translatera.

Claims

REVENDICATIONS1. Dispositif de guidage d'aubes de redresseur à angle de calage variable de turbomachine, comprenant : un premier anneau (26) ayant à sa périphérie une partie axiale (32) se prolongeant par une collerette (34) s'étendant radialement vers l'extérieur ; un second anneau (28 ; 28') monté autour de la partie axiale du premier anneau de façon à délimiter avec celui-ci une pluralité d'évidements (36) ouverts vers l'extérieur ; une pluralité de douilles cylindriques (22) chacune montées dans un évidement et destinées à recevoir un pivot de guidage (12) d'une aube de redresseur (4) ; et un anneau élastique de serrage (30 ; 30') destiné à coopérer 15 avec l'un des anneaux pour assurer un serrage axial des deux anneaux l'un contre l'autre.
2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le premier anneau (26) comprend au niveau de sa partie axiale (32) une pluralité de 20 découpes angulaires (40) pour permettre le passage de dents radiales (38 ; 38') portées par l'anneau de serrage (30 ; 30').
3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel les dents (38) de l'anneau de serrage (30) s'étendent radialement vers l'extérieur et le 25 second anneau (28) comprend une face latérale ayant un profil (42) en pente radiale.
4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel l'anneau de serrage est destiné à être d'abord rétracté pour passer à l'intérieur du 30 premier anneau puis relâché pour permettre aux dents de passer radialement au travers des découpes du premier anneau et venir en appui radial contre la face latérale en pente du second anneau de sorte à exercer un effort de serrage axial des deux anneaux l'un contre l'autre. 35
5. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel les dents (38') de l'anneau de serrage (30') s'étendent radialement vers l'intérieur, les 3009 3 3 5 10 découpes (40) du premier anneau comprennent chacune un profil (46) en pente radiale, et le second anneau (28') comprend une gorge annulaire (44) ouverte vers l'intérieur. 5
6. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel l'anneau de serrage est destiné à être d'abord écarté pour venir se loger entièrement dans la gorge du second anneau puis relâché pour permettre aux dents de passer radialement au travers des découpes du premier anneau et bloquer en position axiale le second anneau de sorte à exercer un effort de 10 serrage axial des deux anneaux l'un contre l'autre.
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel l'anneau de serrage (30 ; 30') est un anneau ouvert ou un anneau à spirale.
8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le premier anneau (26) et le second anneau (28 ; 28') comprennent des empreintes (24a, 24b) pour recevoir les douilles (22).
9. Compresseur de turbomachine comprenant au moins un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.
10. Turbomachine comprenant un compresseur selon la revendication 9.