FR3027072A1

FR3027072A1 - Anneau de commande d'un etage d'aubes a calage variable pour une turbomachine

Info

Publication number: FR3027072A1
Application number: FR1459654A
Authority: FR
Inventors: Alain Marc Lucien Bromann; Kamel Benderradji; Lilian Yann Dumas
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2014-10-08
Filing date: 2014-10-08
Publication date: 2016-04-15
Anticipated expiration: 2034-10-08
Also published as: FR3027072B1

Abstract

Anneau (36) de commande d'un étage d'aubes à calage variable pour une turbomachine, comportant un corps annulaire, des premiers moyens configurés pour être reliés à des pivots desdites aubes, des seconds moyens configurés pour être reliés à des moyens d'actionnement en vue de la rotation dudit corps autour d'un carter (16) de la turbomachine, et des troisièmes moyens configurés pour coopérer avec le carter afin de centrer et guider ledit corps, caractérisé en ce que lesdits troisièmes moyens comportent au moins un patin (44) d'appui sur ledit carter, ce patin étant porté par un organe (54) qui est fixé par sertissage à une extrémité radialement interne d'une vis de réglage (46) qui traverse un logement (48) sensiblement radial dudit corps et qui reçoit à son extrémité radialement externe un écrou (50) d'immobilisation radiale de ladite vis.

Description

1 Anneau de commande d'un étage d'aubes à calage variable pour une turbomachine DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne un anneau de commande d'un étage d'aubes à calage variable pour une turbomachine. ETAT DE L'ART Un étage de ce type comprend une rangée annulaire d'aubes de stator à calage variable (aussi appelées VSV - acronyme de Variable Stator Vanes) qui sont portées par un carter annulaire externe, en général d'un compresseur de la turbomachine. Chaque aube comprend une pale qui est reliée à son extrémité radialement externe par une platine à contour sensiblement circulaire à un pivot cylindrique radial qui définit l'axe de rotation de l'aube et qui est guidé en rotation dans un orifice correspondant du carter externe. L'extrémité radialement interne de la pale de chaque aube comprend en général un second pivot cylindrique s'étendant le long de l'axe de rotation de l'aube et guidé en rotation dans un orifice d'un carter interne du compresseur. Dans la présente demande, les termes « radial » et « radialement » font référence à l'axe longitudinal ou de révolution de l'anneau. L'extrémité radialement externe du pivot externe de chaque aube est reliée par une biellette à un anneau de commande déplacé en rotation autour du carter externe par des moyens d'actionnement à vérin ou analogue. La rotation de l'anneau de commande est transmise par les biellettes aux pivots externes des aubes et les fait tourner autour de leurs axes. Le calage angulaire des aubes de stator dans une turbomachine est destiné à adapter la géométrie du compresseur à son point de fonctionnement et notamment à optimiser le rendement et la marge au pompage de cette turbomachine et à réduire sa consommation de carburant dans les différentes configurations de vol.

3027072 2 Chacune de ces aubes est déplaçable en rotation autour de son axe entre une première position « d'ouverture » ou « de pleine ouverture » dans laquelle chaque aube s'étend sensiblement parallèlement à l'axe longitudinal de la turbomachine, et une seconde position « de fermeture » 5 ou « de quasi-fermeture » dans laquelle les aubes sont inclinées par rapport à l'axe de la turbomachine et réduisent ainsi la section de passage de l'air à travers l'étage d'aubes. L'anneau de commande doit être centré et guidé en rotation autour de son axe de rotation. Dans la technique actuelle, l'anneau est équipé de 10 patins en saillie sur lesquels la périphérie externe du carter peut venir coopérer par frottement. Il est important d'avoir des jeux radiaux à froid entre le carter et les patins de l'anneau, afin d'autoriser des dilatations thermiques de l'ensemble des pièces et permettre un bon fonctionnement de la 15 cinématique du calage des aubes dans toutes les configurations du moteur sans blocage du système. La présente invention propose un perfectionnement à cette technologie. EXPOSE DE L'INVENTION 20 L'invention propose un anneau de commande d'un étage d'aubes à calage variable pour une turbomachine, comportant un corps annulaire, des premiers moyens configurés pour être reliés à des pivots desdites aubes, des seconds moyens configurés pour être reliés à des moyens d'actionnement en vue de la rotation dudit corps autour d'un carter la 25 turbomachine, et des troisièmes moyens configurés pour coopérer avec le carter afin de centrer et guider ledit corps, caractérisé en ce que lesdits troisièmes moyens comportent au moins un patin d'appui sur ledit carter, ce patin étant porté par un organe qui est fixé par sertissage à une extrémité radialement interne d'une tige filetée qui traverse un logement 30 sensiblement radial dudit corps et qui reçoit à son extrémité radialement externe un écrou d'immobilisation radiale de ladite tige filetée.

3027072 3 Selon l'invention, le ou les patins d'appui sont fixés par sertissage sur des vis de réglage portés par l'anneau. Ce sertissage est avantageux car il permet de supprimer des jeux de montage entre les patins et les vis de réglage et d'éviter ainsi les risques d'usure par frottement de ces pièces.

5 De plus, cela permet de réaliser un ensemble (patin et vis de réglage) compact et indissociable, facilitant le montage et limitant le risque de perte de pièces en fonctionnement ou lors du montage. Par ailleurs, les vis de réglage permettent d'ajuster avec précision la position radiale des patins vis-à-vis du carter et donc les jeux précités.

10 L'anneau selon l'invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en comparaison les unes avec les autres : - ledit patin est fixé par sertissage audit organe, - ledit organe comprend un rebord sensiblement cylindrique de sertissage, 15 qui s'étend radialement vers l'extérieur et qui délimite un espace de logement de l'extrémité radialement interne de ladite tige filetée, - l'extrémité radialement interne de ladite tige filetée comprend une gorge annulaire externe de réception d'un bord radialement externe dudit rebord de sertissage, 20 - ledit organe comprend un rebord sensiblement cylindrique de sertissage, qui s'étend radialement vers l'intérieur et qui délimite un espace de logement dudit patin, - ledit logement comprend un filetage interne de vissage de ladite tige filetée, 25 - ledit logement comprend une partie radialement interne de plus grand diamètre, dans laquelle est reçue au moins une partie dudit patin, - ladite partie de plus grand diamètre comprend des moyens d'immobilisation en rotation dudit patin, autour de l'axe de ladite tige filetée, - ledit corps de l'anneau est relié à chaque aube par une biellette, et 30 - ledit corps comprend des logements sensiblement radiaux de réception de pions portés par lesdites biellettes.

3027072 4 La présente invention concerne également un étage d'aubes à calage variable pour une turbomachine, comportant une rangée annulaire d'aubes à calage variable comportant chacune une pale et un pivot cylindrique à son extrémité radialement externe, l'étage comportant en 5 outre un carter annulaire comportant des orifices de montage des pivots des aubes, caractérisé en ce que lesdits pivots sont reliés à un anneau tel que décrit ci-dessus. La présente invention concerne encore une turbomachine, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un anneau ou au moins un 10 étage tel que décrit ci-dessus. DESCRIPTION DES FIGURES L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux 15 dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une demi-vue schématique partielle en coupe axiale d'étages d'aubes à calage variable de turbomachine, selon la technique antérieure ; et - la figure 2 est une demi-vue schématique partielle en coupe axiale et en 20 perspective d'un anneau de commande d'un étage d'aubes à calage variable de turbomachine, selon l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE En figure 1, on a représenté schématiquement, en coupe axiale, une partie d'un compresseur haute-pression 10 d'une turbomachine, en 25 particulier d'un turboréacteur d'avion, à plusieurs étages, chaque étage comprenant une rangée annulaire d'aubes mobiles 12 portées par le rotor (non représenté) de la turbomachine et une rangée annulaire d'aubes fixes 14 formant redresseurs portées par un carter 16 du stator de la turbomachine, l'orientation angulaire des aubes 14 étant réglable pour 30 optimiser l'écoulement gazeux dans le compresseur 10. Chaque aube 14 comprend une pale 18 et un pivot cylindrique 20 3027072 5 radialement externe, relié par un disque ou « platine » 22 s'étendant perpendiculairement à l'axe 24 de l'aube dans un logement 26 correspondant du carter 16. La surface radialement interne 28 du disque est alignée avec la paroi interne 30 du carter pour ne pas s'opposer à 5 l'écoulement gazeux. Le pivot cylindrique 20 de chaque aube 14 s'étend à l'intérieur d'une cheminée cylindrique radiale 32 du carter 16 et son extrémité radialement externe est reliée par une biellette 34 à un anneau de commande 36 qui entoure le carter 16 et qui est associé à des moyens d'actionnement (non 10 représentés) permettant de le faire tourner dans un sens ou dans l'autre autour de l'axe longitudinal du carter 16 pour entraîner les aubes 14 d'une rangée annulaire en rotation autour de leurs axes 24. Chaque anneau 36 comprend des orifices radiaux 40 dans lesquels sont logés des pions cylindriques 42 portés par les biellettes 34. Chaque 15 pion 42 est en général centré et guidé en rotation dans un orifice 40 par au moins un palier à douille monté dans l'orifice 40. Le corps de l'anneau 36 comprend en outre des moyens de liaison à un actionneur, qui peuvent comprendre par exemple une chape portant un axe sur lequel est articulée une extrémité d'une tige de piston d'un 20 actionneur, lorsque ce dernier est un vérin par exemple. Les aubes 14 sont déplaçables en rotation autour de leurs axes 24 entre une position de fermeture ou de quasi-fermeture et une position d'ouverture ou de pleine ouverture. Dans la position de fermeture, les pales 18 des aubes sont inclinées 25 par rapport à l'axe longitudinal de la turbomachine et définissent entre elles une section minimale de passage d'air dans la veine. Les aubes 14 sont amenées dans cette position lorsque la turbomachine est à bas régime ou au ralenti, le débit d'air s'écoulant dans le compresseur ayant alors une valeur minimale.

30 Dans la position d'ouverture, les pales 18 des aubes s'étendent sensiblement parallèlement à l'axe de la turbomachine de façon à ce que la 3027072 6 section de passage d'air entre les pales soit maximale. Les aubes 14 sont amenées dans cette position lorsque la turbomachine est au régime plein gaz, le débit d'air s'écoulant dans le compresseur ayant alors une valeur maximale.

5 Dans la technique antérieure, le carter 16 comprend à sa périphérie externe des pistes 38 en saillie de centrage et de guidage des anneaux 36, qui sont ici schématiquement représentées par des traits pointillés. Chaque anneau 36 entoure sa ou ses pistes de guidage 38. La référence J désigne les jeux radiaux qui sont prévus à froid entre un anneau 36 et sa ou ses 10 pistes 38. Ces jeux J doivent être suffisamment importants pour permettre des dilatations thermiques du carter 16 mais ne permettent pas de régler avec précision les positions angulaires des aubes 14. L'invention apporte un perfectionnement à cette technologie qui permet notamment d'ajuster avec précision les jeux radiaux entre l'anneau 15 36 et le carter 16. La figure 2 représente un mode de réalisation de l'invention dans lequel les éléments déjà décrits dans ce qui précède sont référencés par les mêmes chiffres. L'anneau de commande 36 comprend ici un corps annulaire, qui 20 peut être sectorisé et formé d'au moins deux secteurs disposés circonférentiellement bout à bout et liés l'un à l'autre. Comme décrit dans ce qui précède, le corps de l'anneau 36 peut comprendre des orifices radiaux dans lesquels sont logés des pions cylindriques portés par les biellettes. Le corps de l'anneau 36 comprend en 25 outre des moyens de liaison à un actionneur, qui peuvent comprendre par exemple une chape portant un axe sur lequel est articulée une extrémité d'une tige de piston d'un actionneur, lorsque ce dernier est un vérin par exemple. Selon l'invention, l'anneau 36 comporte au moins un patin 44 d'appui 30 sur le carter 16, qui est fixé par sertissage à une extrémité radialement interne d'une vis de réglage 46 portée par le corps de l'anneau.

3027072 7 La vis de réglage 46 comprend un filetage externe et est vissé dans un logement 48 sensiblement radial du corps de l'anneau 36. En position de montage représentée en figure 2, l'extrémité radialement externe de la vis 46 est en saillie sur le corps de l'anneau 36 et reçoit un écrou 50 5 d'immobilisation radiale de la vis 46. Cet écrou 50 est vissé depuis l'extérieur sur la vis 46 et prend appui radialement sur le corps de l'anneau 36 pour immobiliser radialement la vis 46 vis-à-vis de ce corps. L'extrémité radialement interne de la vis 46 comprend une gorge annulaire externe 52. Le logement 48 du corps de l'anneau 36 comprend une partie 10 radialement externe de plus petit diamètre et une partie radialement interne de plus grand diamètre. La partie de plus petit diamètre comprend un filetage interne de vissage de la vis 46 et la partie de plus grand diamètre reçoit le patin 44 ainsi qu'un organe 54 de fixation par sertissage du patin sur la vis 46.

15 Le patin 44 a ici une forme générale sensiblement cylindrique dont l'axe de révolution est orientée sensiblement radialement et aligné sur l'axe de la vis 46. Les bords périphériques radialement interne et externe du patin 44 sont ici chanfreinés. L'organe 54 est à la fois serti sur le patin 44 et sur la tige 46.

20 L'organe 54 comprend une paroi circulaire 56 qui est reliée à deux rebords cylindriques 58, 60 de sertissage. La périphérie externe de la paroi 56 est reliée à un premier rebord cylindrique 58 de sertissage qui s'étend radialement vers l'intérieur et qui définit intérieurement un espace de logement d'une partie du patin 44. L'extrémité radialement interne de ce 25 rebord 58 est destinée à être déformée plastiquement et à être rabattue sur le patin 44 de façon à sertir l'organe 54 sur le patin. La paroi 56 est reliée à un second rebord cylindrique 60 de sertissage qui s'étend radialement vers l'extérieur et qui définit intérieurement un espace de logement de l'extrémité radialement interne de 30 la vis 46. L'extrémité radialement externe de ce rebord 60 est destinée à 3027072 8 être déformée plastiquement et à être rabattue dans la gorge 52 de la vis de façon à sertir l'organe 54 sur la vis. Le rebord 58 a un diamètre inférieur à celui du rebord 56. Les rebords 56, 58 sont alignés ensemble et sur l'axe de la vis 46.

5 La partie du logement 48, dans laquelle est reçu l'organe 54, comprend de préférence un moyen 62 tel qu'un méplat configuré pour coopérer avec un moyen complémentaire de l'organe, afin de l'immobiliser en rotation autour de l'axe de la vis 46. Ainsi, le vissage de la vis 46 dans le logement 48 entraîne un déplacement radial de l'organe 54 et du patin 44 10 sans entraîner de rotation de ces pièces. Au repos de la turbomachine et à froid, les positions radiales des patins 44 peuvent être ajustées radialement pour prévoir des jeux radiaux J entre ces patins et le carter 16. En fonctionnement, le carter 16 peut se dilater et ces jeux J peuvent s'annuler. En fonction du calage angulaire des 15 aubes 14, l'anneau de commande 36 a un mouvement de rotation et de translation autour du carter 16. Ce mouvement n'est pas remis en cause grâce à l'appui et au glissement du ou des patins sur la surface externe du carter 16. 20

Claims

REVENDICATIONS1. Anneau (36) de commande d'un étage d'aubes (14) à calage variable pour une turbomachine, comportant un corps annulaire, des premiers moyens (40) configurés pour être reliés à des pivots (20) desdites aubes, des seconds moyens configurés pour être reliés à des moyens d'actionnement en vue de la rotation dudit corps autour d'un carter (16) de la turbomachine, et des troisièmes moyens configurés pour coopérer avec le carter afin de centrer et guider ledit corps, caractérisé en ce que lesdits troisièmes moyens comportent au moins un patin (44) d'appui sur ledit carter, ce patin étant porté par un organe (54) qui est fixé par sertissage à une extrémité radialement interne d'une vis de réglage (46) qui traverse un logement (48) sensiblement radial dudit corps et qui reçoit à son extrémité radialement externe un écrou (50) d'immobilisation radiale de ladite vis.
2. Anneau de commande (36) selon la revendication 1, dans lequel ledit patin (44) est fixé par sertissage audit organe (54).
3. Anneau de commande (36) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel ledit organe (54) comprend un rebord (60) sensiblement cylindrique de sertissage, qui s'étend radialement vers l'extérieur et qui délimite un espace de logement de l'extrémité radialement interne de ladite vis (46).
4. Anneau de commande (36) selon la revendication 3, dans lequel l'extrémité radialement interne de ladite vis (46) comprend une gorge annulaire externe (62) de réception d'un bord radialement externe dudit rebord de sertissage (60).
5. Anneau de commande (36) selon la revendication 3 ou 4, dans lequel ledit organe (54) comprend un rebord (58) sensiblement cylindrique de sertissage, qui s'étend radialement vers l'intérieur et qui délimite un espace de logement dudit patin (44). 302 70 72 10
6. Anneau de commande (36) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit logement (48) comprend un filetage interne de vissage de ladite vis (46).
7. Anneau de commande (36) selon l'une des revendications 5 précédentes, dans lequel ledit logement (48) comprend une partie radialement interne de plus grand diamètre, dans laquelle est reçue au moins une partie dudit patin (44).
8. Anneau de commande (36) selon la revendication 7, dans lequel ladite partie de plus grand diamètre comprend des moyens (62) 10 d'immobilisation en rotation dudit patin (44), autour de l'axe de ladite vis (46).
9. Turbomachine, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un anneau de commande (36) selon l'une des revendications précédentes. 15