FR3055000A1 - Module de changement de pas pour turbomachine et turbomachine correspondante - Google Patents

Module de changement de pas pour turbomachine et turbomachine correspondante Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un module (1) de turbomachine comportant un carter rotatif (9) autour d'un axe longitudinal (X) et portant une hélice munie d'une pluralités de pales, un carter fixe (15) comprenant une paroi (16) cylindrique s'étendant entre une paroi interne (17) et une paroi externe (18) du carter rotatif (9), et un système de changement (26) de pas des pales (14) de l'hélice. La paroi (16) est reliée en aval à une première paroi (42) sensiblement tronconique et en amont à une deuxième paroi (41) sensiblement tronconique, un premier palier à roulement (19) étant interposé respectivement en aval directement entre une face externe (21) de la paroi interne (17) et une face radialement interne (23) de la première paroi tronconique et un deuxième palier à roulement (19') interposé en aval directement entre la face radialement externe (21) de la paroi interne (17) et une face interne (43) de la deuxième paroi (41) tronconique.

Description

055 000
57684 ® RÉPUBLIQUE FRANÇAISE
INSTITUT NATIONAL DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE © N° de publication :
(à n’utiliser que pour les commandes de reproduction) (© N° d’enregistrement national
COURBEVOIE ©IntCI8: B 64 C 11/30 (2017.01)
DEMANDE DE BREVET D'INVENTION
A1
©) Date de dépôt : 10.08.16. © Demandeur(s) : SAFRAN AIRCRAFT ENGINES —
(© Priorité : FR.
@ Inventeur(s) : TAJAN SEBASTIEN, EMILE,
PHILIPPE, CHARIER GILLES, ALAIN, MARIE, COT-
(43) Date de mise à la disposition du public de la TET CLEMENT, FABRE ADRIEN, JACQUES, PHI-
demande : 16.02.18 Bulletin 18/07 LIPPE et PERDRIGEON CHRISTOPHE, MARCEL, LUCIEN.
©) Liste des documents cités dans le rapport de
recherche préliminaire : Se reporter à la fin du
présent fascicule
(© Références à d’autres documents nationaux ® Titulaire(s) : SAFRAN AIRCRAFT ENGINES.
apparentés :
©) Demande(s) d’extension : (© Mandataire(s) : GEVERS & ORES Société anonyme.
MODULE DE CHANGEMENT DE PAS POUR TURBOMACHINE ET TURBOMACHINE CORRESPONDANTE.
FR 3 055 000 - A1 (5/) L'invention concerne un module (1) de turbomachine comportant un carter rotatif (9) autour d'un axe longitudinal (X) et portant une hélice munie d'une pluralités de pales, un carter fixe (15) comprenant une paroi (16) cylindrique s'étendant entre une paroi interne (17) et une paroi externe (18) du carter rotatif (9), et un système de changement (26) de pas des pales (14) de l'hélice. La paroi (16) est reliée en aval à une première paroi (42) sensiblement tronconique et en amont à une deuxième paroi (41) sensiblement tronconique, un premier palier à roulement (19) étant interposé respectivement en aval directement entre une face externe (21 ) de la paroi interne (17) et une face radialement interne (23) de la première paroi tronconique et un deuxième palier à roulement (19 j interposé en aval directement entre la face radialement externe (21 ) de la paroi interne (17) et une face interne (43) de la deuxième paroi (41) tronconique.
Figure FR3055000A1_D0001
Figure FR3055000A1_D0002
Module de changement de pas pour turbomachine et turbomachine correspondante
1. Domaine de l’invention
La présente invention concerne le domaine de la propulsion aéronautique. Elle vise plus particulièrement un module de changement de pas des pales d’une hélice entraînée par une turbomachine et la turbomachine correspondante.
2. Etat de la technique
Le changement de pas ou calage variable des pas de pales d’une hélice de turbomachine est l’une des voies pour améliorer les performances et rendements des turbomachines dans différentes conditions de vol.
Il est connu des turbomachines telles que des turbopropulseurs à hélices de propulsion par exemple contrarotatives désignés par les expressions anglaises « open rotor >> et « unducted fan >> pour moteur à soufflante non carénée équipé de ces systèmes de changement de pas. Les turbopropulseurs se distinguent des turboréacteurs par l’utilisation d’une hélice à l’extérieur de la nacelle (non carénée) au lieu d’une soufflante interne. Le système de changement de pas peut également s’appliquer à un turbopropulseur à une hélice de propulsion simple ou encore s’adapter indifféremment à plusieurs hélices.
Dans un turbopropulseur de type open rotor, une partie générateur de gaz et une partie propulsion sont alignées et disposées dans une nacelle cylindrique fixe portée par la structure de l’aéronef. La partie générateur de gaz peut être disposée à l’avant ou à l’arrière de la partie propulsive. La partie propulsive comporte un doublet d’hélices coaxiales et souvent contrarotatives, respectivement amont et aval, qui sont entraînées en rotation souvent inverse l’une de l’autre par une turbine, en particulier basse pression, de la partie générateur de gaz via un réducteur ou un boîtier à trains épicycloïdaux. Les hélices s’étendent sensiblement radialement vis-à-vis de l’arbre de transmission à l’extérieur de la nacelle. De manière générale, chaque hélice comprend un moyeu à anneau polygonal extérieur reçu de façon rotative dans la nacelle fixe et ayant des logements cylindriques radiaux répartis sur sa périphérie autour de l’axe longitudinal du turbomoteur. Les arbres des pieds des pales sont reçus dans les logements des anneaux.
Le système de changement de pas de chaque hélice est installé au cœur des parties tournantes avec par exemple un vérin d’entraînement des pieds des pales pour leur rotation de changement de pas. Le vérin annulaire comporte un cylindre monté sur une bride solidaire d’une partie fixe de la turbomachine et un piston relié aux pieds des pales par un mécanisme de liaison. Un palier est disposé entre la bride solidaire de la partie fixe et le cylindre du vérin. Le déplacement du piston par suite de la commande fluidique du vérin annulaire assure le pivotement angulaire souhaité des pales par le mécanisme de liaison en faisant varier leur pas.
Une des difficultés de cette architecture consiste à transformer une puissance arrivant de la partie fixe en un mouvement sur la partie tournante de la turbomachine. Une autre difficulté réside dans le dimensionnement et l’intégration des différents éléments dans cette partie tournante . En particulier, la bride solidaire de la partie fixe de la turbomachine et le palier induisent un bras de levier important qui implique des difficultés de dimensionnement. D’autre part, le vérin est soumis à d’importants efforts radiaux de la partie tournante qui impliquent des déformations du vérin ainsi que des problèmes d'étanchéité. Ces efforts sont multipliés quand le vérin est tel qu’il participe à un rôle structural. Les difficultés de dimensionnement sont également dues aux contraintes d’espace limité pour agencer le système de changement de pas, l’agencement et l’équilibrage des roulements, et les passages des servitudes nécessaires au fonctionnement des vérins de chaque hélice. Il en résulte un agencement complexe et des équipements supplémentaires qui impactent la traînée.
3. Objectif de l’invention
La présente invention a notamment pour objectif de proposer une nouvelle configuration non structurale du système de changement de pas de pales d’une hélice dans une turbomachine. On entend par configuration non structurale des éléments conçus pour ne pas supporter des efforts et qui n’ont pas de rôle « porteur >>. Au contraire, dans l’état de la technique antérieure, la configuration structurale constitue des éléments porteurs configurés pour supporter des efforts. Elle a également pour objectif de fournir une solution permettant l’intégration, l’agencement et le dimensionnement du système de changement de pas et notamment des roulements en comparaison des solutions connues.
4. Exposé de l’invention
On parvient à réaliser ces objectifs, conformément à l’invention avec un module de turbomachine d’axe longitudinal comportant :
- un carter rotatif autour de l’axe longitudinal et portant une hélice munie d’une pluralités de pales;
- un carter fixe comprenant une paroi cylindrique s’étendant entre une paroi interne et une paroi externe du carter rotatif; et,
- un système de changement de pas des pales de l’hélice comprenant un mécanisme de liaison relié aux pales de l’hélice et un moyen de commande agissant sur le mécanisme de liaison, la paroi cylindrique du carter fixe étant reliée en aval à une première paroi sensiblement tronconique et en amont à une deuxième paroi sensiblement tronconique, un premier palier à roulement étant interposé respectivement en aval directement entre une face radialement externe de la paroi interne du carter rotatif et une face radialement interne de la première paroi tronconique, et un deuxième palier à roulement interposé en amont directement entre la face radialement externe de la paroi interne du carter rotatif et une face interne de la deuxième paroi tronconique.
Dans la présente invention, on entend par l’expression «paroi sensiblement tronconique », une paroi de révolution autour d’un axe qui comprend un tronçon qui s’évase dans une direction parallèle à l’axe.
Ainsi, cette solution permet d’atteindre l’objectif susmentionné. En particulier, le carter fixe équipé de parois tronconiques en amont et en aval crée un évasement aux deux extrémités de la paroi cylindrique du carter fixe, qui permet d’optimiser l’espace disponible pour l’intégration du système de changement de pas et notamment du moyen de commande. D’autre part, cette configuration permet également plus de liberté dans le choix des roulements ainsi que de facilité dans leur intégration au sein des parties tournantes et fixes. En effet, dans les solutions connues, les roulements, notamment le roulement installé en aval des parties tournantes et fixes sont de faibles dimensions ce qui rend difficile un maintien efficace à la fois radialement et axialement du carter rotatif sur le carter fixe.
Suivant une autre caractéristique avantageuse, mais non limitative, le système de changement de pas est agencé axialement entre les première et deuxième parois tronconiques du carter fixe de sorte à faciliter son intégration et son montage.
Selon une autre caractéristique de l’invention, la paroi interne et la paroi externe opposée du carter rotatif forment un volume dans lequel s’étend la paroi cylindrique du carter fixe laquelle présente ladite face externe et ladite face interne opposées l’une de l’autre.
Selon une autre caractéristique de l’invention, le système de changement de pas est agencé dans le volume formé par les parois interne et externe du carter rotatif.
En particulier, le système de changement de pas est agencé radialement entre la paroi cylindrique du carter fixe et la paroi externe du carter rotatif.
Suivant une autre caractéristique de l’invention, le moyen de commande est monté de manière non structurale et séparée du carter fixe, le moyen de commande comprenant un corps fixe solidaire de la face externe de la paroi cylindrique et un corps mobile en translation selon l’axe longitudinal par rapport au corps fixe. Cet agencement permet d’une part, un gain de compacité et le passage sans risques de fuites des servitudes liées à l’alimentation et au fonctionnement du moyen de commande. Le moyen de commande de ce système de changement de pas est configuré de manière à ne plus supporter les parties tournantes et à ne plus être soumis aux efforts radiaux. En particulier, le moyen de commande ne subit plus d’effort en flexion lesquels pouvaient induire des désalignements et des fuites néfastes pour le moyen de commande. D’autre part, grâce également à cet agencement non structural, il est possible de gérer de manière indépendante l’intégration du moyen de commande et la structure des carters fixe et rotatif. Il en résulte une simplification de montage et un gain de masse.
De manière avantageuse, mais non limitativement, le deuxième palier à roulement présente un diamètre intérieur qui est supérieur au diamètre intérieur de la paroi cylindrique du carter fixe et la paroi interne du carter rotatif.
Suivant une autre caractéristique avantageuse, mais non limitative, le premier palier à roulement présente un diamètre intérieur qui est supérieur au diamètre intérieur de la paroi cylindrique du carter fixe et la paroi interne du carter rotatif.
Selon une autre caractéristique de l’invention, le corps mobile comprend un anneau de connexion pourvu d’interfaces de connexion avec le carter fixe et solidaire de la face externe de la paroi cylindrique du carter fixe. Toutes les interfaces mécanique, électrique et hydraulique pour assurer l’alimentation et le fonctionnement du système de changement de pas sont ainsi rassemblées sur cet anneau, ce qui permet un accès et un entretien plus aisés.
Suivant une autre caractéristique de l’invention, un palier de transfert de charge est agencé entre le mécanisme de liaison et le moyen de commande.
Selon une autre caractéristique de l’invention, le système de changement de pas comprend un dispositif anti-rotation fixé sur le corps mobile et sur le corps fixe du moyen de commande, le dispositif anti-rotation comprenant une traverse s’étendant au-dessus du corps mobile et du corps fixe. Une telle configuration est due au montage non structural du moyen de commande sur le carter fixe.
Selon une caractéristique de l’invention, le carter rotatif et le carter fixe comprennent plusieurs parois de révolution.
De manière avantageuse, mais non limitativement, la paroi cylindrique du carter fixe est une paroi de révolution.
En particulier, les parois interne et externe du carter rotatif sont des parois de révolution.
Avantageusement, mais non limitativement, le moyen de commande comprend un actionneur dont le corps mobile coulisse autour de la paroi cylindrique du carter fixe.
En particulier, l’actionneur comprend un vérin annulaire.
Selon une caractéristique de l’invention, l’hélice est une hélice amont d’un doublet d’hélices contrarotatives.
L’invention concerne également une turbomachine comprenant un 10 module présentant l’une quelconque des caractéristiques susmentionnées.
5. Brève description des figures
L’invention sera mieux comprise, et d’autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description explicative détaillée qui va suivre, de modes de réalisation de l’invention donnés à titre d’exemples purement illustratifs et non limitatifs, en référence aux dessins schématiques annexés.
Sur ces dessins :
La figure 1 représente schématiquement en coupe axiale un exemple de turbomachine à système de changement de pas de pales d’une hélice
0 conforme à l’invention ;
La figure 2 est une vue en coupe axiale où sont représentés plus en détails de manière schématique des éléments d’un module de turbomachine au sein d’une turbomachine selon l’invention ;
La figure 3 est une vue en coupe axiale et en perspective montrant 2 5 certains détails du module de turbomachine selon l’invention ;
La figure 4 est une vue en coupe axiale du module illustré sur la figure 3 ; et,
La figure 5 est une vue en perspective d’un exemple de moyen de commande selon l’invention.
6. Description de modes de réalisation de l’invention
Sur la figure 1 et dans la suite de la description est représenté un turbopropulseur à soufflante non carénée d’axe longitudinal X destiné à être monté sur un aéronef. Cependant, l’invention peut s’appliquer à d’autres types de turbomachine.
La turbomachine 100 comprend une nacelle 2 dans laquelle est agencé un générateur de gaz lequel comprend, d’amont en aval, un ensemble de compresseurs 3, une chambre de combustion 4 et un ensemble de turbines 5. Une tuyère 8 est agencée en aval du générateur de gaz.
Dans la présente invention, et de manière générale, les termes « amont >> et « aval » sont définis par rapport à la circulation des gaz dans la turbomachine.
L’ensemble de compresseurs 3 peut comprendre deux compresseurs comme représenté à la figure 1 ou un unique compresseur typiquement à pluralité d’étages selon l’architecture du générateur de gaz choisie. L’ensemble de turbines 5 peut comprendre une turbine haute pression et une turbine basse pression comme dans le cas considéré à la figure 1, ou en variante non représentée, une seule turbine typiquement à plusieurs étages.
La turbomachine comprend dans l’exemple de réalisation montré à la figure 1 un doublet d’hélices contrarotatives avec une hélice amont 6 et une hélice aval 7. Ces deux hélices amont 6 et aval 7 sont entraînées en rotation par la turbine basse pression de l’ensemble de turbines 5 par l’intermédiaire d’un dispositif de transmission mécanique 25 qui est simplement schématisé à la figure 1. Les hélices amont 6 et aval 7 sont montées coaxialement à l’axe longitudinal X de la turbomachine 100 et sont disposées dans des plans parallèles radiaux, lesquels sont perpendiculaires à l’axe longitudinal X. Dans le présent exemple, les hélices 6, 7 sont montées en aval du générateur de gaz. Le dispositif de transmission mécanique 25 peut comprendre un réducteur différentiel ou un boîtier à trains épicycloïdaux. II est bien entendu possible d’entraîner directement les hélices amont 6 et aval 7 par l’une des turbines, en l’espèce la turbine basse pression.
Suivant la configuration décrite ci-dessus, le flux d’air entrant dans la turbomachine est comprimé dans l’ensemble de compresseurs 3, puis mélangé à du carburant et brûlé dans la chambre de combustion 4. Les gaz de combustion engendrés passent ensuite dans les turbines 5 pour entraîner, via le dispositif de transmission mécanique 25, les hélices 6, 7 en rotation contra rotative (inverse) qui fournissent la majeure partie de la poussée. Les gaz de combustion sont expulsés à travers la tuyère 8 en participant à la poussée de la turbomachine 100. Les gaz traversent une veine d’écoulement des gaz s’étendant sensiblement axialement dans la turbomachine entre une peau interne 56 associée au générateur de gaz et une peau externe par rapport à un axe radial perpendiculaire à l’axe X.
Sur la figure 2 est représenté un module 1 de turbomachine avec l’une des hélices 6, 7. Dans l’exemple représenté, il s’agit de l’hélice amont 6. Toutefois, la description ci-après peut s’appliquer à l’hélice aval. Le module 1 comprend un carter 9 globalement cylindrique monté rotatif dans la nacelle 2 de la turbomachine autour de l’axe longitudinal X. Ce carter rotatif 9, ou carter rotorique, comprend un anneau polygonal 10 (cf. figure 1), lequel est pourvu de logements 11 cylindriques radiaux régulièrement répartis sur sa périphérie. Ces logements 11 cylindriques sont traversés par des arbres radiaux 12 d’axes A reliés chacun aux pieds 13 des pales 14 de l’hélice 6. Les pales 14 s’étendent radialement à l’extérieur de la nacelle 2. Le carter rotatif 9 est également lié à une partie correspondante du dispositif de transmission mécanique 25. Le carter rotatif 9 comprend également plusieurs parois de révolution dont au moins une paroi interne 17 et une paroi externe 18 par rapport à un axe radial, ici, perpendiculaire à l’axe longitudinal X. Les parois interne et externe 17, 18 forment un volume 24 annulaire dans le module. La paroi externe 18 comprend des logements cylindriques radiaux 53 régulièrement répartis sur sa périphérie et traversés également par les arbres radiaux 12. Ces derniers s’étendent radialement à travers un bras structural 54 reliant l’anneau polygonal 10 à une partie de la peau interne 56. Chaque arbre radial 12 est maintenu dans son logement 53 au moyen de portées 55 agencées sur le carter rotatif 9.
Le carter rotatif 9 est supporté directement par des roulements décrits ciaprès sur un carter fixe 15 ou carter statorique pour assurer sa rotation par rapport à l’axe longitudinal X. Le carter fixe 15 et le carter rotatif 9 sont coaxiaux.
Comme cela est illustré sur la figure 2, le carter fixe 15 comporte également plusieurs parois de révolution. En particulier, le carter fixe 15 comprend une paroi 16 ici cylindrique à section circulaire. La paroi cylindrique 16 est reliée à son extrémité aval à une première paroi 42 sensiblement tronconique centrée sur l’axe X. Celle-ci est également reliée à son extrémité opposée en amont à une deuxième paroi 41 sensiblement tronconique centrée sur l’axe X. La paroi 16 cylindrique s’étend axialement dans le volume 24 entre la paroi interne 17 et la paroi externe 18 du carter 9 rotatif. La première paroi 42 s’élargit ou s’évase d’amont en aval par rapport à l’axe longitudinal X tandis que la deuxième paroi 41 s’élargit ou s’évase d’aval en amont. Un premier palier à roulement 19 est interposé, à l’aval, entre le carter rotatif 9 et le carter fixe 15. Les première et deuxième parois 41, 42 ont chacune ici un diamètre s’élargissant de manière régulière depuis leur zone de raccordement à la paroi 16 cylindrique. Le premier palier à roulement 19 comprend une bague intérieure solidaire de la face radialement externe 21 de la paroi interne 17 du carter rotatif 9, et une bague extérieure 22 solidaire de la face radialement interne 23 de la première paroi 42. Un deuxième palier à roulement 19’ est interposé de manière similaire, à l’amont, entre le carter 9 rotatif et le carter 15 fixe. La bague intérieure 20’ du deuxième roulement 19’ est solidaire de la face externe de la paroi interne 17 du carter rotatif 9 tandis que la bague extérieure 22’ est portée par la face interne 43 de la deuxième paroi 41. Dans l’exemple représenté, le premier palier à roulement 19 comprend un roulement à rouleaux permettant de supporter les efforts radiaux et autorisant des déplacements axiaux entre les bagues. Le deuxième roulement 19’ comprend un roulement à billes permettant de reprendre les efforts axiaux et radiaux. De manière avantageuse, mais non limitativement, le diamètre intérieur du deuxième palier à roulement 19’ est supérieur au diamètre extérieur de la paroi cylindrique 16 ίο du carter fixe 15 et la paroi interne 17 du carter rotatif 9. Les billes de ce deuxième palier à roulement 19’ présentent un diamètre de l’ordre de 35 mm. En ce qui concerne le premier palier à roulement 19, celui-ci présente un diamètre intérieur sensiblement égal au diamètre extérieur de la paroi cylindrique 16 du carter fixe 15. Les rouleaux du premier palier à roulement 19 présentent un diamètre de l’ordre de 23 mm. Les parois tronconiques 41, 42 permettent ainsi, dû à l’évasement de celles-ci et donc de l’espace crée, l’installation de divers types de roulements. En particulier, il est possible d’intégrer des paliers à roulement avec des dimensions plus importantes que celles des paliers à roulement de l’état de la technique, ce qui permet d’éviter de multiplier les roulements et tout en gérant par des roulements adaptés les efforts transitant entre le carter rotatif 9 et le carter fixe 15. Avantageusement, les roulements peuvent avoir, entre leur diamètre interne de bague intérieure et leur diamètre externe de bague extérieure, une épaisseur radiale supérieure à une distance d séparant la paroi cylindrique 16 du carter fixe 15 et la paroi interne 17 du carter rotatif 9.
Le module 1 comporte un système 26 de changement de pas des pales 14 de l’hélice 6 permettant de faire varier le calage ou le pas des pales 14 autour de leur axes A radiaux de sorte qu’elles occupent des positions angulaires selon les conditions de fonctionnement de la turbomachine et les phases de vol concernées. Le système 26 de changement de pas est agencé dans le volume 24 formé par la paroi interne 17 et la paroi externe 18 du carter rotatif. Plus précisément, le système de changement 26 de pas est agencé entre la paroi 16 cylindrique du carter fixe 15 et la paroi externe 18 du carter 9 rotatif.
Pour cela, en référence aux figures 3 et 4, le système de changement 26 de pas comprend un moyen de commande 27 commandant le changement de pas de chacune des pales 14 et un mécanisme de liaison 31 reliant le moyen de commande 27 aux pieds 13 des pales 14. Le moyen de commande 27 est logé entre le carter rotatif 9 et le carter 15 fixe.
En référence à la figure 5, le moyen de commande 27 comprend un actionneur lequel comporte un corps fixe 28 et un corps mobile 29 en translation par rapport au corps fixe 28 le long de l’axe X. Cet actionneur est rapporté sur le carter fixe 15. C’est-à-dire que celui-ci est séparé du carter fixe 15 et ne constitue pas un élément structural faisant partie du carter fixe 15. Le corps fixe 28 est cylindrique de section circulaire. Ce corps fixe 28 entoure la paroi 16 cylindrique du carter fixe 15 et est monté coaxial à l’axe X. Le corps fixe 28 est monté sur la face externe 38 de la paroi 16 de manière à être immobilisé en rotation et en translation par rapport au carter fixe 15. A cet effet, le corps fixe 28 comprend un anneau de connexion 30 prévu à une extrémité amont du corps fixe 28 et en butée contre un épaulement 40 du carter fixe 15. L’anneau de connexion 30 est monté en force sur le carter fixe 15.
Le corps mobile 29 est agencé autour du corps fixe 28 de manière à se déplacer axialement sous l'action d’une commande de l’actionneur. Le corps mobile 29 de l’actionneur se déplace uniquement en translation. Celui-ci 29 est immobilisé en rotation par rapport au corps fixe au moyen d’un dispositif antirotation 44 fixé au corps fixe 38 et au corps mobile 29. Ce dispositif anti-rotation 44 permet notamment d’empêcher la rotation de l’actionneur autour de l’axe longitudinal X lors du fonctionnement de la turbomachine 100. Le dispositif antirotation 44 comporte une traverse 45 s’étendant suivant un axe sensiblement parallèle à l’axe X. La traverse 45 est reliée à une première extrémité 46, à une chape 48 fixée au bord aval du corps fixe 28 et à une deuxième extrémité 47 opposée, à un piétement 49 prévu sur l’anneau de connexion 30. Le dispositif anti-rotation 44 comporte en outre un support 50 fixé sur le corps mobile 29 faisant office de butée radiale. Ce support 50 est traversé par la traverse 45 et permet le guidage du corps mobile 29 lors de son déplacement axial.
L’anneau de connexion 30 est pourvu d’interfaces de connexion 32 permettant le raccordement de divers équipements nécessaires à l’alimentation et au fonctionnement de l’actionneur. Ces interfaces de connexion 32 comprennent des connecteurs mécanique, hydraulique et électrique assurant le passage des canalisations hydrauliques basse pression et haute pression de commande (débit et pression élevés).
Le mécanisme de liaison 31 est disposé autour de l’actionneur. L’actionneur est agencé de manière à déplacer axialement le mécanisme de liaison 31 lequel est relié aux bras radiaux 12 des pieds de pales de telle manière que le déplacement axial du mécanisme de liaison 31 entraîne le changement de pas des pales. En particulier, le système 26 de changement de pas comprend un module 51 de transfert de charge comprenant un palier 34 de transfert de charge qui est disposé entre le mécanisme de liaison 31 et le corps mobile 29 de manière à assurer la transmission des efforts axiaux exercés par le corps mobile 29 de l’actionneur. Le module 51 de transfert de charge comprend une virole externe 33 et une virole interne 52 annulaires. La virole externe 33 est reliée au mécanisme de liaison 31 tandis que la virole interne 52 est reliée au corps mobile 29. Ce palier 34 comprend une bague extérieure 35 solidaire de la virole 33 et une bague intérieure 36 solidaire de la virole 52. Le palier 34 est ici formé par un roulement à deux rangées de billes lesquelles peuvent être du type à contact oblique orientés en sens opposés de manière à optimiser la transmission des efforts axiaux.
Le mécanisme de liaison 31 comprend en outre un ensemble de bielles 37 articulées qui sont réparties régulièrement autour de l’actionneur et qui sont destinées à agir sur les pieds des pales 14 pour les entraîner en rotation autour de leur axe A. Il y a autant de bielles 37 que de pales. Chaque bielle 37 est articulée à une première extrémité à la virole externe 33 autour d’un axe d’articulation parallèle à l’axe de rotation A des pales. La deuxième extrémité opposée de chaque bielle 37 est articulée à un des arbres radiaux 12 suivant un axe d’articulation parallèle à l’axe de rotation A des pales. En d’autres termes, les axes d’articulation de chaque bielle 37 sont parallèles. L’arbre radial 12 comprend à une extrémité proximale (proche de l’axe longitudinal X) un maneton 39 (cf. figure 3) recevant la deuxième extrémité de la bielle 37. Les bielles 37 sont tirées par l'intermédiaire d'articulations à rotule au niveau de la virole 33 et entraînent, par des articulations à rotule opposées, les manetons 39 transversaux qui définissent des bras de levier à la manière d'une liaison usuelle bielle-manivelle de sorte à faciliter leur rotation. Les manetons 39 pivotent donc autour de l'axe géométrique A des arbres radiaux 12 auxquels ils sont solidaires, si bien que les pieds 13 des pales 14 tournent dans leurs logements respectifs 11 de l'anneau polygonal 10 du carter rotatif 9. II est à noter que les articulations à rotule associant les bielles 37 aux manetons 39, suivent alors une trajectoire circulaire ayant pour centre les axes A des arbres radiaux 12 de pivotement des pales 14, et avec un bras de levier (distance entre l'axe de l'articulation au niveau du maneton et l'axe A) relativement important, ce qui permet de transmettre des efforts (couples) en conséquence en réduisant les efforts transitant dans les bielles et l’actionneur, et de pouvoir au final changer le pas des pales sans difficultés. Le volume 24 permet une intégration optimale du système 26 de changement de pas dans la partie tournante de manière compacte et robuste.
Les pales 14 prennent alors simultanément, par le déplacement axial de l'ensemble des bielles entraînées par l’actionneur la position demandée, à savoir une position extrême dite de « reverse >> et une position extrême dite de « mise en drapeau >>. Dans la position reverse, les pales participent au freinage de l'aéronef, à la manière des inverseurs de poussée usuels. Dans la position de mise en drapeau, les pales sont alors effacées au mieux par rapport à la direction d'avance de l'avion, par exemple, en cas de panne moteur et offrent ainsi le moins de résistance (traînée) possible. La course angulaire des pales entre les positions drapeau et reverse est par exemple de l'ordre d'environ 120°.
L’actionneur dans la présente invention comprend avantageusement un vérin annulaire constitué de sa tige mobile par rapport à un cylindre solidaire du carter fixe 15.
Avantageusement, la paroi cylindrique 16 est reliée en aval à la première paroi sensiblement tronconique et en amont à la deuxième paroi 41 sensiblement tronconique. Ces parois tronconiques sont aménagées sur des pièces distinctes pour d’une part, faciliter le montage du système de changement de pas dans le module et d’autre part faciliter le montage du premier palier à roulement 19 qui est interposé respectivement en aval directement entre une face radialement externe 21 de la paroi interne 17 du carter rotatif 9 et la face radialement interne 23 de la première paroi tronconique. Avantageusement, le premier palier à roulement 19 est à l’extrémité libre élargie de la première paroi sensiblement tronconique, côté opposé à la paroi cylindrique.

Claims (3)

  1. REVENDICATIONS
    Module (1) de turbomachine d’axe longitudinal (X), le module comportant:
    - un carter rotatif (9) autour de l’axe longitudinal (X) et portant une hélice (6, 7) munie d’une pluralité de pales (14) ;
    - un carter fixe (15) comprenant une paroi (16) cylindrique s’étendant entre une paroi interne (17) et une paroi externe (18) du carter rotatif (9); et,
    - un système (26) de changement de pas des pales (14) de l’hélice (6, 7) comprenant un mécanisme de liaison (31) relié aux pales de l’hélice et un moyen de commande (27) agissant sur le mécanisme de liaison (31), caractérisé en ce que la paroi (16) cylindrique est reliée en aval à une première paroi sensiblement tronconique et en amont à une deuxième paroi (41) sensiblement tronconique, et en ce qu’un premier palier à roulement (19) est interposé respectivement en aval directement entre une face radialement externe (21) de la paroi interne (17) du carter rotatif (9) et une face radialement interne (23) de la première paroi tronconique et un deuxième palier à roulement (19’) est interposé en amont directement entre la face radialement externe (21) de la paroi interne (17) du carter rotatif (9) et une face interne (43) de la deuxième paroi (41) tronconique.
    Module (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le système (26) de changement de pas est agencé axialement entre les première et deuxième parois tronconiques (41, 42) et radialement entre la paroi (16) cylindrique du carter fixe et la paroi externe (18) du carter rotatif (9).
    3. Module (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen de commande (27) est monté de manière non structurale et séparée du carter fixe (15), le moyen de commande (27) comprenant un corps fixe (28) solidaire d’une face
    5 externe (38) de la paroi (16) cylindrique et un corps mobile (29) en translation selon l’axe longitudinal (X) par rapport au corps fixe (28).
    4. Module (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le corps mobile (29) comprend un anneau de connexion (30) pourvu
    10 d’interfaces de connexion (32) avec le carter fixe (15) lequel est solidaire de la face externe (38) de la paroi (16) cylindrique du carter fixe (15).
    5. Module (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’un palier (34) de transfert de charge est agencé
    15 entre le mécanisme de liaison (31) et le moyen de commande (27).
    6. Module (1) selon l’une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le système de changement (26) de pas comprend un dispositif anti-rotation (44) fixé sur le corps mobile (29) et sur le corps fixe (28) du
  2. 2 0 moyen de commande (27), le dispositif anti-rotation (44) comprenant une traverse (45) s’étendant au-dessus du corps mobile (29) et du corps fixe (28).
    7. Module (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes,
    2 5 caractérisé en ce que le moyen de commande (27) comprend un actionneur dont le corps mobile coulisse autour de la paroi cylindrique (16) du carter fixe (15).
    8. Module (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes,
  3. 3 0 caractérisé en ce que l’hélice est une hélice amont d’un doublet d’hélices contrarotatives.
    9. Turbomachine (100) comprenant au moins un module (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes.
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