FR3129428A1 - Ensemble a calage variable pour soufflante de turbomachine - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un ensemble à calage variable pour soufflante de turbomachine, comprenant:-un moyeu comprenant des bouches de moyeu (16) délimitant chacune intérieurement une ouverture (16a) radiale relativement à l’axe longitudinal de rotation du moyeu,-pour chaque bouche (16), un module (20) de montage d’une aube de soufflante, configuré pour être installé par l’extérieur dans la bouche à travers son ouverture (16a), et qui comprend:un dispositif de reprise d’effort (24) configuré pour être installé à travers l’ouverture (16a), et serré contre une surface interne (16b) de la bouche disposée parallèlement à un axe radial (A) de la bouche,et un support d’aube (22) supportant une aube, apte à pivoter autour de l’axe (A) et configuré pour être installé dans la bouche (16) par son ouverture (16a) de manière à être engagé à l’intérieur du dispositif de reprise d’effort d’aube (24). Figure pour l’abrégé : Fig. 3
Description
Le présent exposé concerne un ensemble à calage variable pour soufflante de turbomachine et une soufflante de turbomachine comprenant un tel ensemble.
L’invention s’applique notamment aux turbomachines aéronautiques.
Certains turboréacteurs comprennent une soufflante à calage variable dans laquelle un changement de calage ou d'orientation des aubes de la soufflante est réalisé afin de gérer la poussée du turboréacteur de manière appropriée selon les phases de vol de l'aéronef équipé d'un tel turboréacteur.
Une soufflante à calage variable comprend généralement un moyeu qui s'étend circonférentiellement autour d'un axe longitudinal de rotation de la soufflante et les aubes de la soufflante sont montées à la périphérie du moyeu. Plus particulièrement, le moyeu comprend une pluralité de bouches de moyeu réparties circonférentiellement à la périphérie du moyeu et qui comportent chacune une ouverture orientée radialement relativement à l'axe longitudinal. Les aubes sont montées chacune au niveau de leur pied dans une bouche de moyeu par l'intermédiaire d'un pivot recevant le pied de l'aube et équipé de roulements à billes permettant de reprendre l'ensemble des efforts auxquels l'aube en fonctionnement est soumise.
L'ensemble appelé cartouche de roulements qui est formé par le pivot d'une aube et les roulements associés au pivot d’aube est monté par l'intérieur dans une bouche du moyeu, tandis que l'aube est montée sur le pivot depuis l'extérieur de la bouche de moyeu. De manière générale, la rétention radiale des aubes est assurée par la forme du pied de l'aube et de l'alvéole qui l'accueille, le pivot et ses roulements, le moyeu dans lequel s'intègre le pivot et le carter externe de la soufflante. La bouche de moyeu comporte intérieurement une butée radiale qui permet de s'assurer du maintien en position radiale du pivot lors de la mise en opération de la soufflante, notamment afin d'éviter tout déplacement radial de l'ensemble (pivot et roulements), en éloignement de l'axe longitudinal, sous l'effet des forces centrifuges dues à la rotation de la soufflante. Un mécanisme interne au moyeu permet de faire pivoter chaque pivot d'aube sur commande et donc l’aube portée par le pivot.
Lors d'opérations de maintenance sur l'ensemble formé par le pivot et les roulements associés (pour diverses raisons telles que par exemple suite à une ingestion d'oiseau), l'architecture présentée ci-dessus nécessite d'intervenir depuis l'intérieur du moyeu. Pour ce faire, il est donc nécessaire de démonter le cône aérodynamique (connu en terminologie anglo-saxonne sous le terme « spinner ») situé en amont des aubes de la soufflante et le capot de drainage disposé intérieurement relativement au cône, puis de retirer tout le mécanisme interne de pivotement des pivots des aubes. L'encombrement de la zone interne au moyeu rend difficile ces opérations de démontage sans risquer d’endommager des pièces.
Ces opérations de démontage s'avèrent longues et complexes et ne peuvent pas toujours être réalisées facilement en fonction des circonstances dans lesquelles les opérations de maintenance doivent intervenir.
Au vu de ce qui précède il serait donc utile de disposer d'une architecture de soufflante permettant d'effectuer des opérations de maintenance beaucoup plus facilement que dans l'art antérieur.
L’invention a ainsi pour objet un ensemble à calage variable pour soufflante de turbomachine, comprenant:
-un moyeu s’étendant circonférentiellement autour d’un axe longitudinal de rotation du moyeu et comprenant une pluralité de bouches de moyeu réparties circonférentiellement sur une périphérie externe du moyeu, chaque bouche de moyeu délimitant intérieurement une ouverture orientée radialement relativement à l’axe longitudinal et qui est apte à mettre en communication une zone périphérique externe à la bouche de moyeu, située en éloignement de l’axe longitudinal, avec une zone périphérique interne de la bouche de moyeu, qui est plus proche de l’axe longitudinal,
-pour chaque bouche de moyeu, un module de montage d’une aube de soufflante, caractérisé en ce que le module de montage d’une aube de soufflante est configuré pour être mis en place dans la bouche de moyeu à travers l’ouverture de cette dernière, depuis une zone périphérique externe à la bouche et comprend:
d’une part, un dispositif de reprise d’effort d’aube qui est configuré pour être mis en place dans la bouche de moyeu à travers l’ouverture de cette dernière, et serré contre une surface interne de la bouche de moyeu disposée sensiblement parallèlement à un axe radial passant par l’ouverture radiale de la bouche de moyeu,
et, d’autre part, un support d’aube apte à pivoter autour de l’axe radial de la bouche de moyeu et qui est destiné à supporter une aube de soufflante, le support d’aube étant configuré pour être mis en place dans la bouche de moyeu à travers l’ouverture de cette dernière de manière à être engagé à l’intérieur du dispositif de reprise d’effort d’aube serré contre la surface interne de la bouche de moyeu.
-un moyeu s’étendant circonférentiellement autour d’un axe longitudinal de rotation du moyeu et comprenant une pluralité de bouches de moyeu réparties circonférentiellement sur une périphérie externe du moyeu, chaque bouche de moyeu délimitant intérieurement une ouverture orientée radialement relativement à l’axe longitudinal et qui est apte à mettre en communication une zone périphérique externe à la bouche de moyeu, située en éloignement de l’axe longitudinal, avec une zone périphérique interne de la bouche de moyeu, qui est plus proche de l’axe longitudinal,
-pour chaque bouche de moyeu, un module de montage d’une aube de soufflante, caractérisé en ce que le module de montage d’une aube de soufflante est configuré pour être mis en place dans la bouche de moyeu à travers l’ouverture de cette dernière, depuis une zone périphérique externe à la bouche et comprend:
d’une part, un dispositif de reprise d’effort d’aube qui est configuré pour être mis en place dans la bouche de moyeu à travers l’ouverture de cette dernière, et serré contre une surface interne de la bouche de moyeu disposée sensiblement parallèlement à un axe radial passant par l’ouverture radiale de la bouche de moyeu,
et, d’autre part, un support d’aube apte à pivoter autour de l’axe radial de la bouche de moyeu et qui est destiné à supporter une aube de soufflante, le support d’aube étant configuré pour être mis en place dans la bouche de moyeu à travers l’ouverture de cette dernière de manière à être engagé à l’intérieur du dispositif de reprise d’effort d’aube serré contre la surface interne de la bouche de moyeu.
L’architecture de l’ensemble défini ci-dessus et notamment de chaque bouche de moyeu et de chaque module de montage d’une aube de soufflante est prévue pour que le module soit monté depuis l’extérieur de chaque bouche de moyeu et non par l’intérieur de la bouche (comme dans l’art antérieur). Ceci facilite grandement les interventions ultérieures sur les composants constitutifs du module puisqu’il suffit alors de retirer le module par l’extérieur de la bouche sans avoir besoin d’accéder à l’intérieur de celle-ci après avoir démonté une grande partie interne de la soufflante. Chaque module de montage d’aube comporte deux composants principaux que sont le support d’aube et le dispositif de reprise d’effort d’aube et ce dernier est d’abord mis en place dans la bouche (depuis l’extérieur de la bouche) avant d’y installer le support d’aube.
Selon d’autres caractéristiques possibles :
-le dispositif de reprise d’effort d’aube comprend un ensemble formé d’au moins deux paliers à roulements, l’un extérieur disposé dans une position transversale la plus éloignée de l’axe radial de bouche et l’autre intérieur disposé dans une position transversale la plus proche de l’axe radial de bouche, le palier extérieur étant configuré pour reprendre les efforts radiaux et transversaux transmis par l’aube et étant dans une position radiale plus éloignée de l’axe longitudinal que le palier intérieur qui est configuré pour reprendre les efforts transversaux transmis par l’aube;
- le dispositif de reprise d’effort d’aube comprend une pièce intermédiaire d’interface disposée entre les paliers extérieur et intérieur et le support d’aube;
-le dispositif de reprise d’effort d’aube comprend un système de maintien en position et de serrage par effet de coin de l’ensemble des paliers à roulements qui est positionné au niveau de l’ouverture de bouche, dans une position radiale plus éloignée de l’axe longitudinal que le palier extérieur;
- le système de maintien en position et de serrage par effet de coin comprend, d’une part, deux segments en demi-coquilles ayant des portées coniques internes coopérant avec des pièces de serrage par l’intermédiaire de portées coniques externes de ces dernières et, d’autre part, un écrou de serrage configuré pour venir en appui, par l’intermédiaire de portées coniques externes sur des portées coniques internes des pièces de serrage, et ainsi exercer, d’une part, un effort transversal sur les pièces de serrage et les deux segments en demi-coquilles pour les mettre en appui contre la surface interne de la bouche de moyeu (par exemple dans une gorge annulaire) et, d’autre part, un effort radial de serrage sur le palier extérieur en direction de l’axe longitudinal X-X’ ;
-le palier extérieur comporte une bague externe disposée dans une position transversale externe plus éloignée de l’axe radial de bouche que la position transversale des roulements des paliers extérieur et intérieur et qui, d’une part, s’étend sensiblement parallèlement à l’axe radial le long des roulements du palier extérieur et du palier intérieur, et, d’autre part, prend appui contre le palier intérieur;
-un élément de serrage du palier intérieur est disposé dans une position transversale externe relativement au palier intérieur et la bague externe du palier extérieur prend appui sur cet élément de serrage;
-chacun des paliers extérieur et intérieur comporte une bague interne disposée dans une position transversale interne relativement à la position radiale des roulements de chaque palier et qui est logée dans un aménagement prévu sur une surface radialement externe de la pièce intermédiaire d’interface;
-l’ensemble comporte un système à excentrique de commande de pivotement du support d’aube qui est configuré pour commander le pivotement du support d’aube autour de l’axe radial de bouche;
-le système à excentrique de commande de pivotement du support d’aube est configuré pour s’engager avec une partie inférieure du support d’aube qui est opposée à une partie supérieure du support d’aube disposée dans une position radiale éloignée de l’axe longitudinal et destinée à recevoir une aube de soufflante.
-le dispositif de reprise d’effort d’aube comprend un ensemble formé d’au moins deux paliers à roulements, l’un extérieur disposé dans une position transversale la plus éloignée de l’axe radial de bouche et l’autre intérieur disposé dans une position transversale la plus proche de l’axe radial de bouche, le palier extérieur étant configuré pour reprendre les efforts radiaux et transversaux transmis par l’aube et étant dans une position radiale plus éloignée de l’axe longitudinal que le palier intérieur qui est configuré pour reprendre les efforts transversaux transmis par l’aube;
- le dispositif de reprise d’effort d’aube comprend une pièce intermédiaire d’interface disposée entre les paliers extérieur et intérieur et le support d’aube;
-le dispositif de reprise d’effort d’aube comprend un système de maintien en position et de serrage par effet de coin de l’ensemble des paliers à roulements qui est positionné au niveau de l’ouverture de bouche, dans une position radiale plus éloignée de l’axe longitudinal que le palier extérieur;
- le système de maintien en position et de serrage par effet de coin comprend, d’une part, deux segments en demi-coquilles ayant des portées coniques internes coopérant avec des pièces de serrage par l’intermédiaire de portées coniques externes de ces dernières et, d’autre part, un écrou de serrage configuré pour venir en appui, par l’intermédiaire de portées coniques externes sur des portées coniques internes des pièces de serrage, et ainsi exercer, d’une part, un effort transversal sur les pièces de serrage et les deux segments en demi-coquilles pour les mettre en appui contre la surface interne de la bouche de moyeu (par exemple dans une gorge annulaire) et, d’autre part, un effort radial de serrage sur le palier extérieur en direction de l’axe longitudinal X-X’ ;
-le palier extérieur comporte une bague externe disposée dans une position transversale externe plus éloignée de l’axe radial de bouche que la position transversale des roulements des paliers extérieur et intérieur et qui, d’une part, s’étend sensiblement parallèlement à l’axe radial le long des roulements du palier extérieur et du palier intérieur, et, d’autre part, prend appui contre le palier intérieur;
-un élément de serrage du palier intérieur est disposé dans une position transversale externe relativement au palier intérieur et la bague externe du palier extérieur prend appui sur cet élément de serrage;
-chacun des paliers extérieur et intérieur comporte une bague interne disposée dans une position transversale interne relativement à la position radiale des roulements de chaque palier et qui est logée dans un aménagement prévu sur une surface radialement externe de la pièce intermédiaire d’interface;
-l’ensemble comporte un système à excentrique de commande de pivotement du support d’aube qui est configuré pour commander le pivotement du support d’aube autour de l’axe radial de bouche;
-le système à excentrique de commande de pivotement du support d’aube est configuré pour s’engager avec une partie inférieure du support d’aube qui est opposée à une partie supérieure du support d’aube disposée dans une position radiale éloignée de l’axe longitudinal et destinée à recevoir une aube de soufflante.
L’invention a également pour objet une soufflante de turbomachine qui comprend un ensemble à calage variable pour soufflante de turbomachine tel que brièvement exposé ci-dessus.
Selon une caractéristique, la soufflante comprend une pluralité d’aubes de soufflante montées chacune sur un support d’aube d’un module de montage d’une bouche de moyeu.
L’invention a aussi pour objet une turbomachine comprenant une soufflante telle que brièvement exposée ci-dessus.
D'autres caractéristiques et avantages de l'objet du présent exposé ressortiront de la description suivante de modes de réalisation, donnés à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux figures annexées.
Claims (13)
- Ensemble à calage variable pour soufflante de turbomachine, comprenant:
-un moyeu (14) s’étendant circonférentiellement autour d’un axe longitudinal (X-X’) de rotation du moyeu et comprenant une pluralité de bouches de moyeu (16) réparties circonférentiellement sur une périphérie externe du moyeu, chaque bouche de moyeu (16) délimitant intérieurement une ouverture (16a) orientée radialement relativement à l’axe longitudinal et qui est apte à mettre en communication une zone périphérique (Ze) externe à la bouche de moyeu, située en éloignement de l’axe longitudinal, avec une zone périphérique (Zi) interne de la bouche de moyeu, qui est plus proche de l’axe longitudinal,
-pour chaque bouche de moyeu (16), un module (20) de montage d’une aube de soufflante, caractérisé en ce que le module de montage d’une aube de soufflante est configuré pour être mis en place dans la bouche de moyeu à travers l’ouverture (16a) de cette dernière, depuis une zone périphérique (Ze) externe à la bouche et comprend:
d’une part, un dispositif de reprise d’effort d’aube (24) qui est configuré pour être mis en place dans la bouche de moyeu (16) à travers l’ouverture (16a) de cette dernière, et serré contre une surface interne (16b) de la bouche de moyeu disposée sensiblement parallèlement à un axe radial (A) passant par l’ouverture radiale (16a) de la bouche de moyeu,
et, d’autre part, un support d’aube (22) apte à pivoter autour de l’axe radial (A) de la bouche de moyeu et qui est destiné à supporter une aube de soufflante (12), le support d’aube étant configuré pour être mis en place dans la bouche de moyeu (16) à travers l’ouverture (16a) de cette dernière de manière à être engagé à l’intérieur du dispositif de reprise d’effort d’aube (24) serré contre la surface interne de la bouche de moyeu. - Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de reprise d’effort d’aube (24) comprend un ensemble formé d’au moins deux paliers à roulements, l’un extérieur (26) disposé dans une position transversale la plus éloignée de l’axe radial (A) de bouche et l’autre intérieur (28) disposé dans une position transversale la plus proche de l’axe radial de bouche, le palier extérieur (26) étant configuré pour reprendre les efforts radiaux et transversaux transmis par l’aube et étant dans une position radiale plus éloignée de l’axe longitudinal que le palier intérieur (28) qui est configuré pour reprendre les efforts transversaux transmis par l’aube.
- Ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif de reprise d’effort d’aube (24) comprend une pièce intermédiaire d’interface (30) disposée entre les paliers extérieur (26) et intérieur (28) et le support d’aube (22).
- Ensemble selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le dispositif de reprise d’effort d’aube (24) comprend un système (34) de maintien en position et de serrage par effet de coin de l’ensemble des paliers à roulements qui est positionné au niveau de l’ouverture de bouche (16a), dans une position radiale plus éloignée de l’axe longitudinal que le palier extérieur.
- Ensemble selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le système (34) de maintien en position et de serrage par effet de coin comprend, d’une part, deux segments en demi-coquilles (34a-b) ayant des portées coniques internes coopérant avec des pièces de serrage (34c) par l’intermédiaire de portées coniques externes de ces dernières et, d’autre part, un écrou de serrage (34d) configuré pour venir en appui, par l’intermédiaire de portées coniques externes sur des portées coniques internes des pièces de serrage (34c), et ainsi exercer, d’une part, un effort transversal sur les pièces de serrage (34c) et les deux segments en demi-coquilles (34a-b) pour les mettre en appui contre la surface interne (16b) de la bouche de moyeu et, d’autre part, un effort radial de serrage sur le palier extérieur (26) en direction de l’axe longitudinal (X-X’).
- Ensemble selon l’une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le palier extérieur (26) comporte une bague externe (26a) disposée dans une position transversale externe plus éloignée de l’axe radial (A) de bouche que la position transversale des roulements (26c, 28c) des paliers extérieur et intérieur et qui, d’une part, s’étend sensiblement parallèlement à l’axe radial le long des roulements du palier extérieur et du palier intérieur, et, d’autre part, prend appui contre le palier intérieur (28).
- Ensemble selon la revendication 6, caractérisé en ce qu’un élément de serrage (32) du palier intérieur (28) est disposé dans une position transversale externe relativement au palier intérieur et la bague externe (26a) du palier extérieur prend appui sur cet élément de serrage.
- Ensemble selon les revendications 3 et 6, caractérisé en ce que chacun des paliers extérieur (26) et intérieur (28) comporte une bague interne (26b, 28b) disposée dans une position transversale interne relativement à la position radiale des roulements (26c, 28c) de chaque palier et qui est logée dans un aménagement (30a, 30b) prévu sur une surface radialement externe de la pièce intermédiaire d’interface (30).
- Ensemble selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte un système (44) à excentrique de commande de pivotement du support d’aube qui est configuré pour commander le pivotement du support d’aube autour de l’axe radial de bouche.
- Ensemble selon la revendication 9, caractérisé en ce que le système (44) à excentrique de commande de pivotement du support d’aube est configuré pour s’engager avec une partie inférieure (22c) du support d’aube qui est opposée à une partie supérieure (22a) du support d’aube disposée dans une position radiale éloignée de l’axe longitudinal et destinée à recevoir une aube de soufflante.
- Soufflante de turbomachine (10), caractérisé en ce qu’elle comprend un ensemble à calage variable pour soufflante de turbomachine selon l’une des revendications précédentes.
- Soufflante de turbomachine selon la revendication précédente, caractérisée en ce que la soufflante comprend une pluralité d’aubes (12) de soufflante montées chacune sur un support d’aube (22) d’un module de montage (20) d’une bouche de moyeu (16).
- Turbomachine comprenant une soufflante selon la revendication 11 ou 12.
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