FR3127533A1 - Wedging system for articulated turbomachine blade, turbomachine blade equipped with this wedging system and method of mounting such wedging system on an articulated blade - Google Patents
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Abstract
Système de calage pour aube articulée de turbomachine , aube de turbomachine équipée de ce système de calage et procédé de montage d’un tel système de calage sur une aube articulée Un aspect de l’invention concerne un système de calage (30) pour un pied (12) d’aube articulée de turbomachine, ledit pied d’aube étant monté mobile en rotation autour d’un axe d’empilage (XX) de l’aube, dans une cavité (21) d’un disque (20) de turbomachine, ledit système de calage comportant : une embase d’entraînement (31) parallélépipédique formant support pour le pied d’aube (12),un dispositif de conversion (32) d'un mouvement de rotation du pied d’aube en un mouvement de translation axiale, ledit dispositif de conversion de mouvement étant monté au moins partiellement autour de l’embase d’entraînement (31), etune entretoise (33) montée entre le dispositif de conversion de mouvement (32) et le disque (20) de sorte à bloquer axialement la position du pied d’aube (12) par rapport au disque (20). D’autres aspects de l’invention concernent une aube articulée calée dans le disque au moyen de ce système de calage, une turbomachine équipée de telles aubes articulées et un procédé de montage de ce système de calage sur un pied d’aube articulée. Figure à publier avec l’abrégé : Figure 2Wedging system for articulated turbomachine blade, turbomachine blade equipped with this wedging system and method of mounting such wedging system on an articulated blade One aspect of the invention relates to a wedging system (30) for a foot (12) of an articulated turbomachine blade, said blade root being mounted so as to be able to rotate about a stacking axis (XX) of the blade, in a cavity (21) of a disk (20) of turbomachine, said wedging system comprising: a parallelepipedic drive base (31) forming a support for the blade root (12), a device (32) for converting a rotational movement of the blade root into a movement of axial translation, said motion conversion device being mounted at least partially around the drive base (31), anda spacer (33) mounted between the motion conversion device (32) and the disk (20) of so as to axially block the position of the blade root (12) with respect to the disc (20). Other aspects of the invention relate to an articulated blade wedged in the disk by means of this wedging system, a turbomachine equipped with such articulated blades and a method for mounting this wedging system on an articulated blade root. Figure to be published with abstract: Figure 2
Description
DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTIONTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
La présente invention concerne un système de calage pour une aube articulée de turbomachine, comme une aube de redresseur à calage variable. Elle concerne également une aube articulée de turbomachine équipée d’un tel système de calage ainsi qu’une turbomachine comportant de telles aubes articulées. L’invention concerne, de plus, un procédé de montage de ce système de calage sur une aube articulée.The present invention relates to a wedging system for an articulated turbomachine blade, such as a variable-pitch stator vane. It also relates to an articulated turbomachine blade equipped with such a wedging system as well as a turbomachine comprising such articulated blades. The invention also relates to a method for mounting this wedging system on an articulated blade.
L’invention trouve des applications dans le domaine des turbomachines et, en particulier, dans le domaine des aubes de stator à calage variable d’une turbomachine.The invention finds applications in the field of turbomachines and, in particular, in the field of variable-pitch stator vanes of a turbomachine.
L’invention concerne le domaine des essais et permet de tester différents calages angulaires d’aubage.The invention relates to the field of testing and makes it possible to test different blade angular settings.
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTIONTECHNOLOGICAL BACKGROUND OF THE INVENTION
Il est connu, en aéronautique, que la puissance d’un moteur peut être améliorée en utilisant un système d’aubes articulées, orientables par rapport au carter du compresseur du moteur. Ces aubes articulées, appelées aussi aubes à calage variable, peuvent être pivotées pendant le fonctionnement du moteur afin d'adapter leur action en fonction du régime moteur et des conditions de vol, de sorte à réguler le flux d'air alimentant les étages de compresseurs situés en aval.It is known, in aeronautics, that the power of an engine can be improved by using a system of articulated blades, orientable relative to the casing of the compressor of the engine. These articulated vanes, also called variable-pitch vanes, can be pivoted during engine operation in order to adapt their action according to engine speed and flight conditions, so as to regulate the flow of air supplying the compressor stages. located downstream.
Un exemple d’une aube articulée (appelée aussi simplement aube) est représenté sur la
En partie inférieure, l’aube articulée est maintenue dans une cavité du disque de turbomachine par son pied d’aube. Le pied d’aube est retenu radialement dans la cavité du disque par coopération de formes entre ledit pied, généralement en forme de queue d’aronde, et la cavité, généralement en forme d’alvéole complémentaire. En fonctionnement, chaque rangée d’aubes est calée angulairement. On appelle « calage » le réglage d’une position angulaire choisie et le maintien de cette position calée en fonctionnement. Cette position choisie correspond à un angle ou une orientation passive optimale de la pale de l’aube (par rapport à l’axe de la turbomachine), c'est-à-dire son orientation lorsque le compresseur est à l’arrêt (ou hors fonctionnement).In the lower part, the articulated blade is held in a cavity of the turbomachine disk by its blade root. The blade root is retained radially in the cavity of the disk by cooperation of shapes between said root, generally in the shape of a dovetail, and the cavity, generally in the form of a complementary cell. In operation, each row of blades is wedged angularly. We call "setting" the adjustment of a chosen angular position and the maintenance of this position set in operation. This chosen position corresponds to an optimal passive angle or orientation of the blade of the blade (relative to the axis of the turbomachine), that is to say its orientation when the compressor is stopped (or out of operation).
Plusieurs techniques de calage sont généralement utilisées pour caler le pied d’une aube articulée dans une cavité de disque. L’une de ces techniques consiste en un serrage du pied d’aube directement dans la cavité du disque. Cependant, cette technique présente un effort de compression appliqué sur le pied d’aube, qui peut être problématique lorsque le pied d’aube est en matériau composite. De plus, maintenir le calage par serrage nécessite un effort de serrage difficile à contrôler et génère un risque de perte de serrage en fonctionnement.Several wedging techniques are generally used to wedge the root of a hinged blade in a disk cavity. One of these techniques consists of tightening the blade root directly in the cavity of the disc. However, this technique presents a compressive force applied to the blade root, which can be problematic when the blade root is made of composite material. In addition, maintaining the wedging by tightening requires a tightening force that is difficult to control and generates a risk of loss of tightening during operation.
D’autres techniques consistent en l’ajout d’une pièce intermédiaire sur le pied d’aube. Cette pièce intermédiaire peut être, par exemple, une cale usinée spécifiquement pour chaque valeur de calage angulaire souhaité, cette cale permettant de maintenir l’orientation de la pale. Cependant, cette technique d’ajout d’une cale nécessite d’anticiper les angles d’orientation à obtenir et génère des incertitudes du calage aube à aube du fait des tolérances de fabrication des cales. Cette technique entraîne également un jeu sur le calage, sensiblement équivalent au jeu de montage de la cale sur l’aube additionné du jeu de montage de l’aube dans le disque.Other techniques consist of adding an intermediate piece to the blade root. This intermediate piece can be, for example, a shim machined specifically for each desired angular setting value, this shim making it possible to maintain the orientation of the blade. However, this technique of adding a shim requires anticipating the orientation angles to be obtained and generates uncertainties in the blade-to-blade setting due to the manufacturing tolerances of the shims. This technique also results in play on the timing, substantially equivalent to the play in fitting the shim on the blade plus the play in fitting the blade in the disc.
La pièce intermédiaire ajoutée sur le pied d’aube peut être aussi un système de biellettes avec un anneau de commande (comme sur une turbomachine classique avec son système VSV - Variable Stator Vanes). Cependant, l’ajout d’un tel système de biellettes génère des incertitudes du calage aube à aube du fait de toute la chaîne de côtes jusqu’à l’anneau de commande et du jeu associé, la chaine de côtes intervenant dans la cotation fonctionnelle de l’assemblage mécanique et permettant de vérifier notamment les jeux de montages. La technique d’ajout d’un système de biellettes présente, outre les incertitudes du calage, un montage et des réglages d’installation difficiles. De plus, cette technique entraîne une certaine hétérogénéité de la masse et, par conséquent, un impact sur le balourd.The intermediate piece added to the blade root can also be a system of rods with a control ring (as on a conventional turbomachine with its VSV - Variable Stator Vanes system). However, the addition of such a system of rods generates uncertainties in the blade-to-blade setting due to the entire chain of ribs up to the control ring and the associated play, the chain of ribs intervening in the functional dimensioning of the mechanical assembly and making it possible in particular to check assembly clearances. The technique of adding a system of rods presents, in addition to the uncertainties of the wedging, a difficult assembly and installation adjustments. In addition, this technique leads to a certain heterogeneity of the mass and, consequently, an impact on the unbalance.
Selon une autre technique, la pièce intermédiaire ajoutée peut être un ensemble de roues dentées montées sur chaque pied d’aube et engrenées sur une roue dentée commune autour de l’axe moteur. Cependant, cette technique présente des incertitudes du calage aube à aube du fait de toute la chaîne de cotes jusqu’à l’anneau de commande et du jeu associé. Elle présente, en outre, un risque de coincement après fonctionnement et des difficultés de montage et de réglages de l’installation.According to another technique, the intermediate part added can be a set of toothed wheels mounted on each blade root and meshed on a common toothed wheel around the motor shaft. However, this technique presents uncertainties in the blade-to-blade setting due to the entire chain of dimensions up to the control ring and the associated play. It also presents a risk of jamming after operation and difficulties in mounting and adjusting the installation.
Il existe donc un réel besoin d’un système de calage permettant de caler et de maintenir le calage des pieds des aubes articulées dans les cavités des disques, au moins de façon passive (lorsque le compresseur est à l’arrêt).There is therefore a real need for a wedging system making it possible to wed and maintain the wedging of the roots of the articulated blades in the cavities of the discs, at least passively (when the compressor is stopped).
Pour répondre aux problèmes évoqués ci-dessus des différentes techniques de calage connues, le demandeur propose un système de calage d’un pied d’aube articulée compact, équiréparti et ne présentant pas de jeu.To respond to the problems mentioned above of the various known wedging techniques, the applicant proposes a system for wedging an articulated blade root that is compact, evenly distributed and exhibits no play.
Selon un premier aspect, l’invention concerne un système de calage pour un pied d’aube articulée de turbomachine, ledit pied d’aube étant monté mobile en rotation autour d’un axe d’empilage de l’aube, dans une cavité d’un disque de turbomachine, ledit système de calage comportant :
- une embase d’entraînement parallélépipédique formant support pour le pied d’aube,
- un dispositif de conversion d'un mouvement de rotation du pied d’aube en un mouvement de translation axiale, ledit dispositif de conversion de mouvement étant monté au moins partiellement autour de l’embase d’entraînement, et
- une entretoise montée entre le dispositif de conversion et le disque de sorte à bloquer axialement la position du pied d’aube par rapport au disque.
- a parallelepipedal drive base forming a support for the blade root,
- a device for converting a rotational movement of the blade root into an axial translational movement, said movement conversion device being mounted at least partially around the drive base, and
- a spacer mounted between the conversion device and the disc so as to axially block the position of the blade root relative to the disc.
Un tel système pour caler une aube articulée en mode passif présente l’avantage, d’une part, de ne pas comporter de jeu et, d’autre part, d’être compact par le nombre réduit de pièces qui sont toutes logées au sein d’une cavité du disque.Such a system for wedging an articulated blade in passive mode has the advantage, on the one hand, of not having any play and, on the other hand, of being compact due to the reduced number of parts which are all housed within of a disc cavity.
Outre les caractéristiques qui viennent d’être évoquées dans le paragraphe précédent, le système de calage selon un aspect de l’invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :
- le dispositif de conversion de mouvement comporte une vis à billes et un écrou à billes monté autour de ladite vis à billes.
- la vis à billes comporte un orifice recevant au moins partiellement l’embase d’entraînement.
- l’orifice de la vis à billes est un orifice traversant ou un orifice borgne logé à une extrémité de la vis à billes.
- l’entretoise est logée entre l’écrou à billes du dispositif de conversion de mouvement et le disque de la turbomachine.
- l’entretoise est montée autour de la vis à billes.
- the motion conversion device comprises a ball screw and a ball nut mounted around said ball screw.
- the ball screw has an orifice at least partially receiving the drive base.
- the ball screw hole is a through hole or a blind hole in one end of the ball screw.
- the spacer is housed between the ball nut of the motion conversion device and the disc of the turbomachine.
- the spacer is mounted around the ball screw.
Un deuxième aspect de l’invention concerne une aube de turbomachine à calage variable comportant une pale s’étendant entre un talon d’aube et un pied d’aube, ledit pied d’aube étant monté mobile en rotation à l’intérieur d’une cavité d’un disque de turbomachine. Cette aube se caractérise par le fait qu’elle comporte un système de calage tel que défini précédemment.A second aspect of the invention relates to a variable-pitch turbine engine blade comprising a blade extending between a blade heel and a blade root, said blade root being rotatably mounted inside a cavity of a turbomachine disc. This blade is characterized by the fact that it includes a wedging system as defined previously.
Avantageusement, le système de calage de l’aube est monté autour de l’axe d’empilage à l’intérieur de la cavité du disque de turbomachine.Advantageously, the blade wedging system is mounted around the stacking axis inside the cavity of the turbomachine disk.
Un troisième aspect de l’invention concerne une turbomachine comportant des aubes telles que définies ci-dessus.A third aspect of the invention relates to a turbomachine comprising blades as defined above.
Selon un quatrième aspect, l’invention concerne un procédé de montage d’un système de calage comportant les opérations suivantes :
- montage de l’embase d’entraînement sur le pied d’aube,
- montage de l’aube dans le disque de turbomachine,
- montage du dispositif de conversion de mouvement autour de l’embase d’entraînement,
- réglage du calage de l’aube, et
- lorsque l’aube est calée dans le disque selon une configuration choisie, installation de l’entretoise pour maintenir axialement le dispositif de conversion de mouvement.
- assembly of the drive base on the blade root,
- assembly of the blade in the turbomachine disc,
- mounting the motion conversion device around the drive base,
- adjustment of the vane timing, and
- when the blade is keyed in the disc according to a chosen configuration, installation of the spacer to axially hold the motion conversion device.
Avantageusement, le dispositif de conversion de mouvement est monté par frettage sur l’embase l‘entraînement.Advantageously, the motion conversion device is mounted by shrinking on the drive base.
Selon certains modes de réalisation, le dispositif de conversion de mouvement comporte une vis à billes et un écrou à billes monté autour de ladite vis à billes, l’opération de montage du dispositif de conversion de mouvement comportant alors :
- une étape de montage de la vis à billes sur l’embase d’entraînement, et
- une étape de vissage de l’écrou à billes autour de la vis à billes jusqu’à une butée prédéfinie sur le disque.
- a step for mounting the ball screw on the drive base, and
- a step of screwing the ball nut around the ball screw to a predefined stop on the disc.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURESBRIEF DESCRIPTION OF FIGURES
D’autres avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit, illustrée par les figures dans lesquelles :Other advantages and characteristics of the invention will appear on reading the following description, illustrated by the figures in which:
La
La
La
La
La
Claims (12)
- une embase d’entraînement (31) parallélépipédique formant support pour le pied d’aube (12),
- un dispositif de conversion (32) d'un mouvement de rotation du pied d’aube en un mouvement de translation axiale, ledit dispositif de conversion de mouvement étant monté au moins partiellement autour de l’embase d’entraînement (31), et
- une entretoise (33) montée entre le dispositif de conversion de mouvement (32) et le disque (20) de sorte à bloquer axialement la position du pied d’aube (12) par rapport au disque (20).
- a parallelepipedal drive base (31) forming a support for the blade root (12),
- a device (32) for converting a rotational movement of the blade root into an axial translational movement, said movement conversion device being mounted at least partially around the drive base (31), and
- a spacer (33) mounted between the motion conversion device (32) and the disc (20) so as to axially lock the position of the blade root (12) relative to the disc (20).
caractérisée en ce qu’elle comporte un système de calage (30) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6.Variable-pitch turbomachine blade (10) comprising a blade (11) extending between a blade root (13) and a blade root (12), said blade root being rotatably mounted at the interior of a cavity (21) of a turbomachine disc (20),
characterized in that it includes a wedging system (30) according to any one of claims 1 to 6.
- montage de l’embase d’entraînement (31) sur le pied d’aube (12),
- montage de l’aube articulée (10) dans le disque (20) de turbomachine,
- montage (A, B) du dispositif de conversion de mouvement (32) autour de l’embase d’entraînement (31),
- réglage (C) du calage de l’aube articulée, et
- lorsque l’aube articulée (10) est calée dans le disque (20) selon une configuration choisie, installation de l’entretoise (33) pour maintenir axialement le dispositif de conversion de mouvement.
- mounting the drive base (31) on the blade root (12),
- mounting of the articulated blade (10) in the disc (20) of the turbomachine,
- mounting (A, B) of the motion conversion device (32) around the drive base (31),
- adjustment (C) of the setting of the hinged blade, and
- when the articulated blade (10) is keyed in the disc (20) according to a chosen configuration, installation of the spacer (33) to axially hold the motion conversion device.
- une étape (A) de montage de la vis à billes sur l’embase d’entraînement, et
- une étape (B, C) de vissage de l’écrou à billes (322) autour de la vis à billes (321) jusqu’à une butée (25) prédéfinie sur le disque.
- a step (A) of mounting the ball screw on the drive base, and
- a step (B, C) of screwing the ball nut (322) around the ball screw (321) up to a predefined stop (25) on the disc.
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- 2021-09-28 FR FR2110193A patent/FR3127533A1/en active Pending
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