FR3118652A1 - Vérin d’actionnement pour aube de turbomachine - Google Patents

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Thierry KOHN
Raphaël Michel DERENES Jacky
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Safran Aircraft Engines SAS
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Safran Aircraft Engines SAS
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    • F04D29/52—Casings; Connections of working fluid for axial pumps
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Abstract

Le présent exposé concerne un vérin (200) pour turbomachine comprenant un cylindre (202) d’axe longitudinal (Y), un piston (206) agencé dans le cylindre (202) et séparant le cylindre (202) en deux chambres (208,210), et une tige (204) reliée au piston (206), le piston (206) étant configuré pour se déplacer selon l’axe longitudinal (Y) sous l’effet d’un fluide présent dans l’une des chambres (208,210), et dans lequel la tige (204) est parallèle à l’axe longitudinal (Y) et est agencée à une distance non nulle de l’axe longitudinal (Y). Figure à publier avec l’abrégé : figure 3

Description

Vérin d’actionnement pour aube de turbomachine
Domaine technique de l’invention
Le présent exposé concerne un vérin d’actionnement, en particulier un vérin d’actionnement pour une aube de turbomachine.
Etat de la technique antérieure
Un ensemble pour turbomachine d'aéronef est représenté à la , sur laquelle l'amont (AM) et l'aval (AV) de la structure suivant un axe moteur, soit l’axe longitudinal X ci-après, sont situés respectivement à gauche et à droite de la .
La partie centrale de la turbomachine 10, formant le moteur 12 à turbine à gaz, est montée à l'intérieur d'un ensemble 14 de nacelle de moteur, comme cela est typique d'un aéronef conçu pour un fonctionnement subsonique, telle qu’un turbopropulseur ou un turboréacteur à double flux. L'ensemble 14 de nacelle comprend généralement une nacelle de moteur 16 et une nacelle de soufflante 18 entourant une soufflante 20 située axialement en amont du moteur 12.
Le moteur 12 comprend, axialement en partie aval, au moins une turbine qui peut être une turbine basse pression et, encore en partie aval, un carter d’échappement 22 comprenant une virole annulaire interne 22a et une virole annulaire externe 22b délimitant entre elles une partie aval de la veine annulaire primaire 24 dans laquelle circule les gaz de combustion issus de la chambre de combustion du moteur 12 selon la direction F.
La virole annulaire interne 22a est reliée, à son extrémité aval, au cône d'éjection 1, lequel peut comprendre une partie amont 1a, de forme sensiblement cylindrique, et une partie aval 1b de forme conique.
Le moteur 12 comprend, axialement en partie amont, au moins un compresseur. Dans une turbomachine à double corps et avec une configuration à deux compresseurs séparés axialement, le compresseur amont est un compresseur basse pression et le compresseur aval est un compresseur haute pression. Le compresseur haute pression comprend une succession d'étages de compression comportant chacun une rangée annulaire d'aubes mobiles montées sur un arbre de rotor et une rangée annulaire d'aubes de stator à calage variable montées à leurs extrémités radialement externes sur un carter externe du compresseur haute pression de la turbomachine 10.
Le réglage du calage angulaire des aubes de stator dans le compresseur haute pression de la turbomachine 10 est destiné à optimiser le rendement de cette turbomachine et à réduire sa consommation de carburant dans les différentes phases de vol.
Les aubes de stator à calage variable comprennent chacune à leur extrémité radialement externe un pivot radial qui est centré et guidé en rotation dans un orifice du carter externe. Chaque pivot d'aube est relié par une biellette à un anneau de commande qui s'étend autour du carter externe du compresseur et qui est déplaçable en rotation autour de l'axe longitudinal du compresseur par des moyens d'actionnement pour transmettre aux aubes un mouvement de rotation autour des axes de leurs pivots. Pour déplacer l’anneau de commande, ce dernier est généralement relié par un levier à un arbre de commande actionné par au moins un vérin.
Cependant, le montage de l’anneau de commande et sa liaison à l’au moins un vérin restent compliqués à mettre en œuvre en raison du manque d’espace autour du compresseur en particulier dans le compartiment inter-veines situé entre la veine annulaire primaire 24 et une veine annulaire secondaire agencée entre la nacelle de soufflante 18 et la nacelle de moteur 16.
Il existe un besoin de simplifier le montage des vérins dans la turbomachine.
A cet effet, le présent exposé propose un vérin pour turbomachine comprenant un cylindre d’axe longitudinal, un piston agencé dans le cylindre et séparant le cylindre en deux chambres, et une tige reliée au piston, le piston étant configuré pour se déplacer selon l’axe longitudinal sous l’effet d’un fluide présent dans l’une des chambres, et dans lequel la tige s’étend selon un axe parallèle à l’axe longitudinal et agencé à une distance non nulle de l’axe longitudinal.
Le vérin, à la différence de la technique connue, présente donc une tige d’actionnement qui n’est pas coaxiale au cylindre formant le corps du vérin. Ceci permet en particulier de monter le vérin dans un compartiment de la turbomachine au voisinage d’une paroi telle qu’un capot délimitant une veine aérodynamique de la turbomachine, en particulier la veine secondaire, tout en ayant le corps du vérin positionné à une distance suffisante de la paroi pour constituer un jeu acceptable, afin d’éviter notamment des chocs en fonctionnement entre le vérin et la paroi du fait de leurs déplacements relatifs sous l’effet des vibrations et des variations thermiques. Malgré le jeu nécessaire entre le vérin et la paroi, le fait que la tige d’actionnement soit désaxée par rapport au corps du vérin permet d’interfacer la tige d’actionnement avec une chaine cinématique à actionner dont la position dans le compartiment est imposée et qui peut être relativement proche de la paroi.
En comparaison, un vérin classique à tige d’actionnement non désaxée et interfacée avec la même chaine cinématique nécessiterait de rapprocher le corps du vérin de la paroi, puisque la position de la tige vis-à-vis de la chaine cinématique doit rester inchangée. Ceci impliquerait soit de réduire le jeu entre le vérin et la paroi, mais on aboutit dans ce cas à un jeu non acceptable, soit d’écarter la paroi par rapport au corps du vérin pour conserver un jeu acceptable, mais au détriment de la section de la veine aérodynamique concernée qui se voit alors réduite.
Le vérin peut être agencé dans un compartiment de la turbomachine au voisinage d’une paroi par exemple un capot délimitant une veine aérodynamique de la turbomachine, en particulier une veine secondaire agencée entre une soufflante et un moteur de la turbomachine.
Le cylindre peut être un cylindre droit avec une base convexe, plus particulièrement un cylindre circulaire droit.
Le cylindre peut comprendre une paroi qui présente une surface intérieure ayant une portion cylindrique le long de laquelle le piston peut se déplacer.
La distance entre la tige et l’axe longitudinal peut être comprise entre 50% et 90% du rayon de la portion cylindrique.
Le cylindre peut comprendre une paroi qui présente une surface intérieure ayant une portion cylindrique le long de laquelle le piston se déplace, et la distance entre l’axe de la tige et l’axe longitudinal peut être comprise entre 50% et 90% du rayon de ladite portion cylindrique.
Le fluide peut être un fluide hydraulique ou pneumatique.
Le vérin peut comprendre des moyens de guidage en translation du piston selon l’axe longitudinal. Par exemple, les moyens de guidage peuvent comprendre un palier de guidage entourant la tige et agencé dans un orifice prévu dans le cylindre pour recevoir la tige. Un ou plusieurs joints d’étanchéité montés autour du piston mobile et en contact avec une paroi intérieure du cylindre peuvent également constituer des moyens de guidage du piston.
Le présent exposé concerne encore une turbomachine comprenant au moins un vérin tel que précité.
En particulier, la turbomachine comprend au moins un compresseur par exemple un compresseur haute pression. Le compresseur comprend une succession d'étages de compression comportant chacun une rangée annulaire d'aubes mobiles montées sur un arbre de rotor et une rangée annulaire d'aubes de stator, en particulier à des aubes de stator à calage variable.
L’au moins un vérin est agencé pour commander l’orientation des aubes de stator à calage variable.
Le compresseur peut comprendre un anneau de commande des aubes de stator à calage variable associé à une biellette dont une extrémité est reliée à l’anneau de commande et l’autre à une tige radiale externe de l’extrémité radialement externe d’au moins une ou toutes les aubes de stator. La rotation de l’anneau sous l’effet du vérin peut déplacer une partie ou toutes les biellettes et donc les aubes autour de leur axe respectif.
Au moins un vérin peut être relié à l’anneau de commande d’aubes de stator à calage variable. En particulier, la tige de l’au moins un vérin peut être reliée à la tige radiale externe.
La turbomachine peut comprendre deux vérins diamétralement opposés l’un de l’autre par rapport à un axe de rotation des parties tournantes, soit l’axe de rotation des rangées annulaires d’aubes de stator.
Brève description des figures
la , déjà décrite, représente une coupe schématique de profil d'une turbomachine pour aéronef.
la est une demie-vue schématique partielle en coupe axiale d'un compresseur haute-pression d'un turboréacteur équipé d'un système de commande d'aubes à calage variable,
la est une représentation schématique d’un exemple de réalisation d’un vérin pouvant équiper le système de commande d’aubes à calage variable.

Claims (8)

  1. Vérin (200) pour turbomachine (100) comprenant un cylindre (202) d’axe longitudinal (Y), un piston (206) agencé dans le cylindre (202) et séparant le cylindre (202) en deux chambres (208,210), et une tige (204) reliée au piston (206), le piston (206) étant configuré pour se déplacer selon l’axe longitudinal (Y) sous l’effet d’un fluide présent dans l’une des chambres (208,210), et dans lequel la tige (204) s’étend selon un axe (Z) parallèle à l’axe longitudinal (Y) et agencé à une distance non nulle de ce dernier.
  2. Vérin (200) selon la revendication 1, dans lequel le cylindre (202) comprend une paroi qui présente une surface intérieure (216) ayant une portion cylindrique le long de laquelle le piston (206) se déplace, et la distance entre l’axe (Z) de la tige (204) et l’axe longitudinal (Y) est comprise entre 50% et 90% du rayon de ladite portion cylindrique.
  3. Vérin (200) selon l’une des revendications 1 ou 2, dans lequel le fluide est un fluide hydraulique.
  4. Vérin (200) selon l’une des revendications 1 ou 2, dans lequel le fluide est un fluide pneumatique.
  5. Vérin (200) selon l’une des revendications 1 à 4, comprenant des moyens de guidage en translation du piston (206) selon l’axe longitudinal (Y).
  6. Turbomachine comprenant au moins un vérin (200) selon l’une des revendications précédentes.
  7. Turbomachine selon la revendication précédente, dans lequel l’au moins un vérin (200) est relié à un anneau de commande d’aubes de stator (114) à calage variable.
  8. Turbomachine selon l’une des revendications 6 ou 7, comprenant deux vérins (200) diamétralement opposés l’un de l’autre par rapport à un axe de rotation (X) des parties tournantes.
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