WO2009133297A1 - Dispositif de commande d'aubes a calage variable dans un compresseur de turbomachine - Google Patents

Dispositif de commande d'aubes a calage variable dans un compresseur de turbomachine Download PDF

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WO2009133297A1
WO2009133297A1 PCT/FR2009/000418 FR2009000418W WO2009133297A1 WO 2009133297 A1 WO2009133297 A1 WO 2009133297A1 FR 2009000418 W FR2009000418 W FR 2009000418W WO 2009133297 A1 WO2009133297 A1 WO 2009133297A1
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WO
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ring
control shaft
rotation
cylinder
control
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Application number
PCT/FR2009/000418
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English (en)
Inventor
Michel André BOURU
Original Assignee
Snecma
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Publication date
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/52—Casings; Connections of working fluid for axial pumps
    • F04D29/54—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/56—Fluid-guiding means, e.g. diffusers adjustable
    • F04D29/563—Fluid-guiding means, e.g. diffusers adjustable specially adapted for elastic fluid pumps

Definitions

  • the present invention relates to a variable-pitch blade control device in a turbomachine such as an airplane turbojet or turboprop.
  • a turbomachine of this type comprises one or more stages of variable-pitch rectifier blades which are mounted between wheels of a compressor. These variable-pitch vanes are carried by the stator of the turbomachine and are adjustable in position around their axes to optimize the flow of gas in the engine of the turbomachine.
  • Each variable-pitch blade comprises a cylindrical pivot at each of its ends, these pivots defining the axis of rotation of the blade.
  • the radially outer pivot is engaged in a cylindrical chimney of an outer annular casing of the turbomachine and is connected by a rod to a ring which is mounted around the casing and which is itself connected by a lever to a driven control shaft. by a jack.
  • the control shaft extends parallel to the axis of the housing and can be connected to one or more rings of the aforementioned type so as to control one or more stages of stator vanes.
  • the cylinder rod is connected to the control shaft by a radial arm integral with the control shaft.
  • the linear displacement of the cylinder rod causes a rotation of the control shaft about its axis and a rotational drive of the ring or each ring around the housing.
  • the rotation of a control ring is transmitted by the corresponding rods to the outer pivots of the blades of a stage and rotates about their axes.
  • the jack is pivotally mounted about an axis parallel to the axis of the casing, this axis being carried by means, such as a yoke, fixed to the casing independently of the support and guiding means. rotation of the control shaft.
  • the pivot axis of the cylinder is generally in the vicinity of the end of the jack, located on the opposite side to its movable rod (see for example the document US-A-3,779,665).
  • a control device of this type is the object of repeated maintenance operations during which the various parts of this device are dismantled and removed from the housing, and then reassembled in place on the housing.
  • the manufacturing and assembly tolerances of these parts make the relative positioning of the cylinder and the control shaft liable to vary, which results in a loss of precision in the control of the variable-pitch blades.
  • the invention is particularly intended to avoid this disadvantage in a simple, effective and economical way.
  • variable-pitch blade control device in a turbomachine compressor, comprising a control ring rotatably mounted around an outer casing of the compressor and intended to be connected by means such as, for example, rods with variable-pitch vanes, and a cylinder whose body is pivotable about a fixed axis and whose movable rod is connected to the control ring by rod means carried by a control shaft guided in rotation by brackets fixed to the housing, characterized in that the pivot axis of the cylinder body is carried by the supports of the control shaft and by at least one leg fixed on the housing.
  • the body of the jack comprises a first cylindrical radial pin guided in rotation in an orifice of a tab integral with one of the supports of the control shaft, and a second cylindrical radial pin, diametrically opposed to the first mentioned pin, and guided in rotation in an orifice of a second leg fixed on the housing. This second leg is independent of the supports of the control shaft.
  • the second pin is advantageously engaged in an eccentric guide ring housed in the orifice of the second leg to catch any misalignment between the orifices of the two fastening tabs.
  • Two washers with radial ridges are preferably engaged on the eccentric ring and interposed between the second tab and an outer annular flange of the ring, one of the washers being integral in rotation with the tab and having radial grooves cooperating with radial grooves. complementary of the other washer which is immobilized in rotation on the ring.
  • the washers can be held axially tight between the tab and the annular rim of the ring by a plate fixed on the tab and bearing axially on the annular flange of the ring, the side opposite the tab.
  • the body of the jack comprises two diametrically opposite radial pins defining the pivot axis of the cylinder body and received in the orifices or notches of two legs of a support bracket fixed on the housing, each tenon being further connected by a rod to the control shaft.
  • the stirrup and its legs are independent of the supports of the control shaft.
  • Each rod connecting a tenon to the control shaft may comprise at one end an orifice in which the stud is guided in rotation and at its opposite end an orifice through which the rod is rotatably mounted on the control shaft.
  • the or each tenon is preferably formed in one piece with the body of the cylinder, for example foundry.
  • the control shaft is for example supported and guided in rotation by V-shaped supports fixed on annular flanges of the housing.
  • the control shaft is preferably connected to the cylinder rod and the control ring by radial arms which it is integral in rotation. It can be connected by two radial arms, which it is integral in rotation, with two parallel control rings, for the control of two annular rows of blades variable pitch.
  • the device can control a larger number of annular rows of variable-pitch vanes, and for example four.
  • the control shaft is then connected by four radial arms to four control rings of the aforementioned type.
  • the pivot axis of the jack may be located substantially midway from the ends of the cylinder body or in the vicinity of the end of the cylinder body, located on the side of the movable rod of the cylinder.
  • the invention also relates to a turbomachine compressor, comprising at least one variable-pitch blade control device as described above, as well as a turbomachine, such as an airplane turbojet or turboprop, comprising at least one least such a device.
  • FIGS. 1 and 2 are partial diagrammatic perspective views of variable-pitch blade control devices according to the technique prior to the present invention
  • FIGS. 3 and 4 are partial schematic perspective views of a control device according to the invention.
  • FIGS. 5 and 6 are partial schematic perspective views of another control device
  • FIG. 7 is a partial schematic perspective view of an alternative embodiment of the device according to the invention
  • FIG. 8 is a view corresponding to FIG. 7 and represents another control device
  • FIG. 9 is a partial schematic perspective view of another variant embodiment of the device according to the invention.
  • FIG. 10 is a schematic perspective view of the centering and guiding system of FIG. 9;
  • FIGS. 11 and 12 are schematic views of radial stripline washers of the system of FIG. 10, viewed in perspective and from the side, respectively.
  • the controllers of variable pitch vanes shown in Figures 1 and 2 are each mounted on a substantially cylindrical outer casing 10 of a compressor of a turbomachine such as a turbojet or an airplane turboprop.
  • the housing 10 carries one or more stages of variable-pitch blades, one of which is partially shown in FIG. 2.
  • the blades 11 of one stage are evenly distributed around the axis of revolution of the casing 10, and each comprise a blade connected at its radially outer end to a radial cylindrical pivot 12 which extends along the axis of rotation of the blade and which is engaged in a cylindrical chimney 13 of the housing.
  • the radially outer end of this pivot is connected to one end of a rod 15 whose other end is connected to a control ring 14, 14 '.
  • the control device may comprise one or more rings 14, 14 '. It comprises two in the example of Figure 1 and only one in the case of Figure 2. Each ring 14, 14 'surrounds the housing 10 and is connected by a lever 16 to a control shaft 18 extending substantially parallel to the axis of revolution of the housing. The control shaft 18 is further connected to the movable rod 22 of a jack 20 of the hydraulic, pneumatic or electric type. The control shaft 18 is carried at its ends by two support members 24 fixed to the housing 10. Each support member 24 of Figure 1 comprises a cylindrical housing in which is received a bearing 26 of centering and guiding an end of the shaft 18.
  • the members 24 here have a shape substantially V and each comprise two legs applied and fixed by example by means of the screw-nut type at their radially inner free ends on the housing 10.
  • the receiving housing of the bearings 26 are located at the junction between the two legs of the members 24.
  • the control shaft 18 s extends in the case of Figure 1 over the entire axial dimension of the housing 10, and the support members 24 are fixed on annular flanges 27 provided at the axial ends of the housing.
  • Each lever 16 is articulated at a first end on an axis 28 carried by a yoke 30 of the ring 14, 14 'corresponding.
  • the second end of the lever 16 is articulated on an axis 32 carried by a radial arm 34 integral in rotation with the control shaft 18.
  • the rod 22 of the cylinder is further articulated on an axis 35 carried by another radial arm 36 secured to in rotation of the control shaft 18.
  • the axes 28, 32 and 35 are parallel to each other and to the axis of the housing.
  • the radial arms 34 and 36 are angularly offset from one another about the axis of the control shaft 18.
  • the radial arms 34, 36 and the levers 16 have given lengths. These various parameters (angular offset between the arms and lengths of the arms and levers) are predetermined so that a linear displacement of the rod 22 of the jack 20 causes, by a rotation of the control shaft 18, a given angular displacement of each ring 14, 14 'around the axis of the housing, and results in the rotary drive of the corresponding variable-pitch vanes 11 around their axes.
  • the body 38 of the jack 20 is pivotally mounted on support means 39 fixed to the casing 10 about an axis 40 parallel to the axis of the casing.
  • These support means 39 are independent of the control shaft 18 and the support members 24 of this tree.
  • the pivot axis 40 is located in the vicinity of the end of the jack 20, located on the side opposite its movable rod 22.
  • the present invention solves this problem by means of the control shaft support means which are connected to the axis of pivoting of the jack so as to define a precise mounting position of this pivot axis vis-à-vis the control shaft.
  • the pivot axis 140 of the jack 120 is connected to the support members 124 via the control shaft 118 and two links 150 '. extending on each side of the jack 120, between the pivot axis 140 and the control shaft 118.
  • the axis 140 and the shaft 118 are parallel to each other.
  • the pivot axis 140 is located substantially midway from the ends of the cylinder body. It is defined here by two cylindrical radial pins 141 diametrically opposite with respect to the axis of the jack and extend on either side of the body 138 of the jack. Each pin 141 is formed integrally with the body 138 of the jack, and comprises a free end which is centered and guided in rotation in an orifice of a first end of a link 150. The second end of each link 150 has an orifice through which the control shaft 118 passes. Bearings 152 are mounted in the orifices of the rods 150 for centering and guiding rotation of the shaft 18 and the axis 140.
  • the links 150 are mounted free to rotate on the control shaft 118 and on the pivot axis 140, and are not rotated about the axis of the shaft 118 during the rotation of this shaft.
  • Each link 150 extends here between the radial arm 136 connected to the rod of the cylinder 120 and a radial arm 134 connected to the lever 116 of a ring 114, 114 '.
  • the pivot axis 140 is further supported by a support bracket 160 fixed to the casing 110.
  • This stirrup 160 has a substantially U-shaped shape and comprises two parallel lugs 162 interconnected by a central portion 164 fixed to the casing 110. by means of the screw-nut type.
  • the tabs 162 of the yoke extend on either side of the body of the cylinder 120 and have orifices or notches 166 for receiving the pins 141 defining the pivot axis 140.
  • the notch 166 of each leg has here a shape substantially U or C and opens on one side of the lug 162, located on the side of the rod 122 of the cylinder.
  • the control device operates in the following manner.
  • the jack 120 is powered to linearly move its rod 122 on a determined axial stroke.
  • the displacement of the rod of the jack is transformed into a rotation of the control shaft 118 about its axis and a rotation of the rings 114, 144 'around the axis of the housing.
  • the displacement of the rod 122 also causes a slight pivoting of the cylinder 120 about the axis 140, this axis being guided in rotation in the orifices of the rods 150 rotatably mounted on the control shaft.
  • FIGS. 5 to 8 in which the elements already described with reference to FIGS. 1 and 2 are designated by the same numbers increased by two hundred.
  • the pivot axis 240 is directly carried by one of the support members 224 of the control shaft 218, the axis 240 and the shaft 218 being parallel to each other .
  • the jack 220 has here been brought closer to a support member 224, one of whose legs is secured to a tab 270 for supporting the jack.
  • the pivot axis 240 is located near the end of the cylinder, located on the side of its movable rod 222, and extends only to one side of the cylinder.
  • This axis 240 is defined by a cylindrical radial stud 241, one end of which is engaged in an orifice of a cylindrical cylindrical boss of the cylinder body, and the other end of which is received in a bearing 272 mounted in a corresponding cylindrical housing of the paw 270.
  • FIG. 7 represents an alternative embodiment of the control device according to the invention.
  • Figure 8 shows another control device.
  • the devices differ from the embodiment of FIGS. 5 and 6, in particular in that a second cylindrical radial stud 241 is diametrically opposed to the first pin 241, with respect to the axis of the jack, so that the pivot axis 240 of the cylinder extends on either side of the body 238 of the cylinder.
  • This second pin 241 is also formed in one piece with the cylinder body, and comprises a free end received in a bearing 282 carried by another tab 280 extending parallel to the first tab 270.
  • the second leg 280 is fixed on the housing 210 by means of the screw-nut type.
  • this tab 280 is connected to the tab 270 of the member 224 and forms therewith a U-shaped stirrup.
  • the bearings for centering and guiding the pins 141, 241 of the jack are locked axially in the orifices of the support lugs 270, 280 or the ends of the rods 150 by nuts which are screwed onto threaded portions of the tenons.
  • FIG. 9 differs from that of Figure 7 essentially by the centering and guiding system of the pin 241 in the orifice of the second leg 280 and by axial immobilization means of this system in this orifice.
  • the manufacturing and assembly tolerances may result, after fixing the second leg 280 by screws 300 or the like on the housing 210, a misalignment between the holes of the tabs 270, 280 for the housing of the pins 241.
  • the centering and guiding system of the stud 241 engaged in the orifice of the second tab 280 comprises in particular an eccentric cylindrical ring 302 which makes it possible to make up for this misalignment, this system being represented in FIG. 10.
  • the eccentric ring 302 comprises a outer cylindrical surface which cooperates with the inner cylindrical surface of the orifice of the lug 280, and an axial cylindrical bore whose inner surface cooperates with the outer cylindrical surface of the stud 241.
  • the inner and outer surfaces of the ring are for example eccentric between them of about 0.5 millimeters.
  • the ring 302 is intended to be rotated around the second stud 241, in the orifice of the second tab 280, until its axial bore is aligned with the orifice of the first tab 270.
  • Two washers 304, 306 with radial striations are engaged on the ring 302 and interposed axially between one side of the second tab 280, located on the side opposite the jack 220, and an outer annular flange 308 of the ring 302 ( Figures 9 to 12).
  • a first washer 304 comprises a lateral face bearing on the aforementioned face of the second tab 280 and having lugs 310 projecting cooperating with grooves (not visible) of corresponding shape provided on the lug to make integral in rotation the first washer 304 of the paw 280.
  • the other face of this first washer 304 comprises radial grooves 312 regularly distributed around its axis, for example forty in number. These grooves 312 cooperate with radial ridges 312 of complementary shape formed on one of the faces of the second washer 306 which also comprises a lug 314 or the like cooperating with a notch 316 of the ring to make the second ring 306 of the ring integral in rotation. 302.
  • the notch 316 may be formed on the outer cylindrical surface of the ring 302 and on the face of the outer flange 308 of the ring located on the side of the tab 280, or only on this face of the flange 308 to avoid weakening. the eccentric ring.
  • the pin 314 is replaced on the ring 304 by a pin system similar to that of the washer 306.
  • Each groove 312 of the first washer 304 (or the second washer) cooperates with the ridges of the second washer 306 (or the first washer) to define a given angular position of the ring 302 about its axis.
  • the greater the number of ridges of each washer the greater the number of different angular positions of the ring in the orifice of the second leg is, and the more the adjustment of the aforementioned alignment will be accurate.
  • the pitch between two angular positions of the ring is determined by the pitch between two successive streaks of each washer.
  • the centering and guiding ring 302 is here locked axially in the orifice of the second lug 280 by means of a plate 318 attached and fixed on the lug, and not by a nut screwed onto the post, as shown in FIG. was the case in the previous embodiments.
  • the wafer 318 comprises an end comprising a passage opening of a screw 320 fixed in a corresponding orifice of the second lug 280.
  • the opposite end of the wafer 318 bears axially on the outer rim 308 of the ring 302, the opposite side to the tab 280, to axially immobilize the ring and axially clamp the washers 304, 306 radial striations against each other.
  • the second tab 280 of this embodiment is mounted and fixed in the following manner after mounting and fixing the cylinder body on the first bracket 270 of the cylinder.
  • the second tab 280 is shown on the cylinder body, the second stud 241 of the cylinder 220 is engaged in the hole of this tab and the system shown in Figure 10 is engaged around the pin 241 in the hole of the tab.
  • the ring 302 is then rotated about its axis, step by step, until the end of the tab 280 comes to rest on the casing 210.
  • the tab 280 is correctly positioned on the casing 210 (the orifices or the slots 322 provided at the radially inner end of the tab 280 being aligned with corresponding orifices of the casing 210) and can be fixed on the casing by the screws 300, and the orifice of this tab is centered on the pivot axis of the cylinder defined by the first fixing lug 270 and the two pins 241 of the cylinder body.
  • control devices according to the invention which have been described and shown in FIGS. 3, 4 and 7 have the advantage, compared to the prior art, that the relative positioning of the axis of pivoting of the jack and the axis of the control shaft, remains invariable after dismantling and reassembly of maintenance operations, which makes it possible to maintain the precision of the control of the variable-pitch blades.
  • the blades controlled by the devices according to the invention may be of the type shown in FIG. 2, or of any other type used in aircraft turbojets or turboprop engines.

Abstract

Dispositif de commande d'aubes à calage variable dans un compresseur de turbomachine, comprenant au moins un anneau de commande (114, 114') entourant un carter externe (110) du compresseur, et un arbre de commande (118) relié à l'anneau et à la tige (122) d'un vérin (120) dont le corps (138) est monté pivotant autour d'un axe (140) qui est porté par les moyens (124) de support de l'arbre de commande pour garantir un positionnement relatif précis de l'axe de pivotement du vérin vis-à-vis de l'arbre de commande.

Description

Dispositif de commande d'aubes à calage variable dans un compresseur de turbomachine
La présente invention concerne un dispositif de commande d'aubes à calage variable dans une turbomachine telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion.
Une turbomachine de ce type comprend un ou plusieurs étages d'aubes de redresseur à calage variable qui sont montés entre des roues d'un compresseur. Ces aubes à calage variable sont portées par le stator de la turbomachine et sont réglables en position autour de leurs axes pour optimiser l'écoulement des gaz dans le moteur de la turbomachine.
Chaque aube à calage variable comprend un pivot cylindrique à chacune de ses extrémités, ces pivots définissant l'axe de rotation de l'aube. Le pivot radialement externe est engagé dans une cheminée cylindrique d'un carter annulaire externe de la turbomachine et est relié par une biellette à un anneau qui est monté autour du carter et qui est lui- même relié par un levier à un arbre de commande actionné par un vérin. L'arbre de commande s'étend parallèlement à l'axe du carter et peut être relié à un ou plusieurs anneaux du type précité de façon à commander un ou plusieurs étages d'aubes de redresseur.
La tige du vérin est reliée à l'arbre de commande par un bras radial solidaire de l'arbre de commande. Le déplacement linaire de la tige du vérin provoque une rotation de l'arbre de commande autour de son axe et un entraînement en rotation de l'anneau ou de chaque anneau autour du carter. La rotation d'un anneau de commande est transmise par les biellettes correspondantes aux pivots externes des aubes d'un étage et les fait tourner autour de leurs axes.
Dans la technique actuelle, le vérin est monté pivotant autour d'un axe parallèle à l'axe du carter, cet axe étant porté par des moyens, tels qu'une chape, fixés sur le carter indépendamment des moyens de support et de guidage en rotation de l'arbre de commande. L'axe de pivotement du vérin est en général au voisinage de l'extrémité du vérin, située du côté opposé à sa tige mobile (voir par exemple le document US-A-3,779,665).
Un dispositif de commande de ce type est l'objet d'opérations répétées de maintenance pendant lesquelles les différentes pièces de ce dispositif sont démontées et retirées du carter, puis remontées en place sur le carter. Les tolérances de fabrication et de montage de ces pièces font que le positionnement relatif du vérin et de l'arbre de commande est susceptible de varier, ce qui se traduit par une perte de précision dans la commande des aubes à calage variable. On a par exemple constaté des différences de positionnement relatif du vérin et de l'arbre de commande de l'ordre de quelques dixièmes de millimètre environ, ce qui peut entraîner des imprécisions dans le calage angulaire des aubes de redresseur de l'ordre quelques dixièmes de degré.
L'invention a notamment pour but d'éviter cet inconvénient de façon simple, efficace et économique.
Elle propose à cet effet un dispositif de commande d'aubes à calage variable dans un compresseur de turbomachine, comprenant un anneau de commande monté à rotation autour d'un carter externe du compresseur et destiné à être relié par des moyens tels par exemple que des biellettes à des aubes à calage variable, et un vérin dont le corps est pivotant autour d'un axe fixe et dont la tige mobile est reliée à l'anneau de commande par des moyens à biellette portés par un arbre de commande guidé en rotation par des supports fixés au carter, caractérisé en ce que l'axe de pivotement du corps du vérin est porté par les supports de l'arbre de commande et par au moins une patte fixée sur le carter.
L'invention permet de définir une position précise de montage de l'axe de pivotement du vérin par rapport à l'arbre de commande et de retrouver cette position relative après les démontages et remontages de maintenance, tout en conservant le parallélisme entre l'axe de pivotement du vérin et l'arbre de commande, en dépit des tolérances de fabrication et de montage des pièces du dispositif de commande. Dans un mode de réalisation de l'invention, le corps du vérin comprend un premier tenon radial cylindrique guidé en rotation dans un orifice d'une patte solidaire d'un des supports de l'arbre de commande, et un second tenon radial cylindrique, diamétralement opposé au premier tenon cité, et guidé en rotation dans un orifice d'une seconde patte fixée sur le carter. Cette seconde patte est indépendante des supports de l'arbre de commande.
Le second tenon est avantageusement engagé dans une bague excentrique de guidage logée dans l'orifice de la seconde patte pour rattraper un éventuel désalignement entre les orifices des deux pattes de fixation. Deux rondelles à stries radiales sont de préférence engagées sur la bague excentrique et intercalées entre la seconde patte et un rebord annulaire externe de la bague, l'une des rondelles étant solidaire en rotation de la patte et comportant des stries radiales coopérant avec des stries radiales complémentaires de l'autre rondelle qui est immobilisée en rotation sur la bague. Les rondelles peuvent être maintenues axialement serrées entre la patte et le rebord annulaire de la bague par une plaquette fixée sur la patte et prenant appui axialement sur le rebord annulaire de la bague, du côté opposé à la patte. Dans une variante de réalisation, le corps du vérin comprend deux tenons radiaux diamétralement opposés définissant l'axe de pivotement du corps du vérin et reçus dans des orifices ou échancrures de deux pattes d'un étrier de support fixé sur le carter, chaque tenon étant de plus relié par une biellette à l'arbre de commande. L'étrier et ses pattes sont indépendants des supports de l'arbre de commande. Chaque biellette reliant un tenon à l'arbre de commande peut comprendre à une extrémité un orifice dans lequel le tenon est guidé en rotation et à son extrémité opposée un orifice par lequel la biellette est montée rotative sur l'arbre de commande. Le ou chaque tenon est de préférence formé d'une seule pièce avec le corps du vérin, par exemple de fonderie. L'arbre de commande est par exemple supporté et guidé en rotation par des supports en V fixés sur des brides annulaires du carter.
L'arbre de commande est préférentiellement relié à la tige du vérin et à l'anneau de commande par des bras radiaux dont il est solidaire en rotation. Il peut être relié par deux bras radiaux, dont il est solidaire en rotation, à deux anneaux de commande parallèles, pour la commande de deux rangées annulaires d'aubes à calage variable. Le dispositif peut commander un nombre plus important de rangées annulaires d'aubes à calage variable, et par exemple quatre. L'arbre de commande est alors relié par quatre bras radiaux à quatre anneaux de commande du type précité.
L'axe de pivotement du vérin peut être situé sensiblement à mi- distance des extrémités du corps du vérin ou au voisinage de l'extrémité du corps du vérin, située du côté de la tige mobile de ce vérin.
L'invention concerne également un compresseur de turbomachine, comprenant au moins un dispositif de commande d'aubes à calage variable tel que décrit ci-dessus, ainsi qu'une turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, comportant au moins un tel dispositif.
L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques, détails 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 dessins annexés, dans lesquels :
- les figures 1 et 2 sont des vues schématiques partielles en perspective de dispositifs de commande d'aubes à calage variable selon la technique antérieure à la présente invention,
- les figures 3 et 4 sont des vues schématiques partielles en perspective d'un dispositif de commande selon l'invention,
- les figures 5 et 6 sont des vues schématiques partielles en perspective d'un autre dispositif de commande, - la figure 7 est une vue schématique partielle en perspective d'une variante de réalisation du dispositif selon l'invention, - la figure 8 est une vue correspondant à la figure 7 et représente un autre dispositif de commande,
- la figure 9 est une vue schématique partielle en perspective d'une autre variante de réalisation du dispositif selon l'invention, - la figure 10 est une vue schématique en perspective du système de centrage et de guidage de la figure 9,
- les figures 11 et 12 sont des vues schématiques de rondelles à stries radiales du système de la figure 10, vues en perspective et de côté, respectivement. Les dispositifs de commande d'aubes à calage variable représentés aux figures 1 et 2 sont chacun montés sur un carter externe 10 sensiblement cylindrique d'un compresseur d'une turbomachine telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion.
Le carter 10 porte un ou plusieurs étages d'aubes à calage variable, dont un est partiellement représenté en figure 2. Les aubes 11 d'un étage sont régulièrement réparties autour de l'axe de révolution du carter 10, et comportent chacune une pale reliée à son extrémité radialement externe à un pivot cylindrique radial 12 qui s'étend le long de l'axe de rotation de l'aube et qui est engagé dans une cheminée cylindrique 13 du carter. L'extrémité radialement externe de ce pivot est reliée à une extrémité d'une biellette 15 dont l'autre extrémité est reliée à un anneau de commande 14, 14'.
Le dispositif de commande peut comprendre un ou plusieurs anneaux 14, 14'. Il en comporte deux dans l'exemple de la figure 1 et un seul dans le cas de la figure 2. Chaque anneau 14, 14' entoure le carter 10 et est relié par un levier 16 à un arbre de commande 18 s'étendant sensiblement parallèlement à l'axe de révolution du carter. L'arbre de commande 18 est en outre relié à la tige mobile 22 d'un vérin 20 du type hydraulique, pneumatique ou électrique. L'arbre de commande 18 est porté à ses extrémités par deux organes de support 24 fixés sur le carter 10. Chaque organe de support 24 de la figure 1 comprend un logement cylindrique dans lequel est reçu un palier 26 de centrage et de guidage d'une extrémité de l'arbre 18. Les organes 24 ont ici une forme sensiblement en V et comprennent chacun deux jambes appliquées et fixées, par exemple par des moyens du type vis-écrou, à leurs extrémités libres radialement internes sur le carter 10. Les logements de réception des paliers 26 sont situés au niveau de la jonction entre les deux jambes des organes 24. L'arbre de commande 18 s'étend dans le cas de la figure 1 sur toute la dimension axiale du carter 10, et les organes de support 24 sont fixés sur des brides annulaires 27 prévues aux extrémités axiales du carter.
Chaque levier 16 est articulé à une première extrémité sur un axe 28 porté par une chape 30 de l'anneau 14, 14' correspondant. La seconde extrémité du levier 16 est articulée sur un axe 32 porté par un bras radial 34 solidaire en rotation de l'arbre de commande 18. La tige 22 du vérin est en outre articulée sur un axe 35 porté par un autre bras radial 36 solidaire en rotation de l'arbre de commande 18. Les axes 28, 32 et 35 sont parallèles entre eux et à l'axe du carter.
Les bras radiaux 34 et 36 sont décalés angulairement les uns des autres autour de l'axe de l'arbre de commande 18. Les bras radiaux 34, 36 ainsi que les leviers 16 ont des longueurs données. Ces différents paramètres (décalage angulaire entre les bras et longueurs des bras et des leviers) sont prédéterminés pour qu'un déplacement linéaire de la tige 22 du vérin 20 provoque, par une rotation de l'arbre de commande 18, un déplacement angulaire donné de chaque anneau 14, 14' autour de l'axe du carter, et se traduise par l'entraînement en rotation des aubes 11 à calage variable correspondantes autour de leurs axes.
Dans la technique actuelle, le corps 38 du vérin 20 est monté pivotant sur des moyens de support 39 fixés sur le carter 10, autour d'un axe 40 parallèle à l'axe du carter. Ces moyens de support 39 sont indépendants de l'arbre de commande 18 et des organes 24 de support de cet arbre. L'axe de pivotement 40 est situé au voisinage de l'extrémité du vérin 20, située du côté opposé à sa tige mobile 22.
Les tolérances de fabrication et de montage des différentes pièces du dispositif de commande, et en particulier celles du vérin 20 et des moyens 39 de fixation du vérin 20 sur le carter 10, font que les positionnements relatifs des différentes pièces ne sont pas suffisamment précis, et ne sont pas reproductibles après chaque cycle de démontage/remontage. Cela se traduit par des imprécisions dans le calage angulaire des aubes 11 qui peuvent nuire aux performances du compresseur et de la turbomachine.
La présente invention permet de résoudre ce problème grâce aux moyens de support de l'arbre de commande qui sont reliés à l'axe de pivotement du vérin de façon à définir une position précise de montage de cet axe de pivotement vis-à-vis de l'arbre de commande. On se réfère désormais aux figures 3 et 4 dans lesquelles les éléments déjà décrits en référence aux figures 1 et 2 sont désignés par les mêmes chiffres augmentés d'une centaine.
Dans le mode de réalisation de l'invention représenté aux figures 3 et 4, l'axe 140 de pivotement du vérin 120 est relié aux organes de support 124 par l'intermédiaire de l'arbre de commande 118 et de deux biellettes 150 s'étendant de chaque côté du vérin 120, entre l'axe de pivotement 140 et l'arbre de commande 118. L'axe 140 et l'arbre 118 sont parallèles entre eux.
L'axe de pivotement 140 est situé sensiblement à mi-distance des extrémités du corps du vérin. Il est ici défini par deux tenons radiaux cylindriques 141 diamétralement opposés par rapport à l'axe du vérin et s'étendent de part et d'autre du corps 138 du vérin. Chaque tenon 141 est formé d'une seule pièce avec le corps 138 du vérin, et comprend une extrémité libre qui est centrée et guidée en rotation dans un orifice d'une première extrémité d'une biellette 150. La seconde extrémité de chaque biellette 150 comporte un orifice traversé par l'arbre de commande 118. Des paliers 152 sont montés dans les orifices des biellettes 150 pour le centrage et le guidage en rotation de l'arbre 18 et de l'axe 140. Les biellettes 150 sont montées libres en rotation sur l'arbre de commande 118 et sur l'axe de pivotement 140, et ne sont pas entraînées en rotation autour de l'axe de l'arbre 118 lors de la rotation de cet arbre. Chaque biellette 150 s'étend ici entre le bras radial 136 relié à la tige du vérin 120 et un bras radial 134 relié au levier 116 d'un anneau 114, 114'.
L'axe de pivotement 140 est en outre supporté par un étrier de support 160 fixé sur le carter 110. Cet étrier 160 a une forme sensiblement en U et comporte deux pattes 162 parallèles reliées entre elles par une partie médiane 164 fixée sur le carter 110 par des moyens du type vis- écrou. Les pattes 162 de l'étrier s'étendent de part et d'autre du corps du vérin 120 et comportent des orifices ou des échancrures 166 de réception des tenons 141 définissant l'axe de pivotement 140. L'échancrure 166 de chaque patte a ici une forme sensiblement en U ou en C et débouche sur un côté de la patte 162, situé du côté de la tige 122 du vérin.
Le dispositif de commande fonctionne de la manière suivante. Le vérin 120 est alimenté pour déplacer linéairement sa tige 122 sur une course axiale déterminée. Le déplacement de la tige du vérin est transformé en une rotation de l'arbre de commande 118 autour de son axe et une rotation des anneaux 114, 144' autour de l'axe du carter. Le déplacement de la tige 122 provoque également un léger pivotement du vérin 120 autour de l'axe 140, cet axe étant guidé en rotation dans les orifices des biellettes 150 montées rotatives sur l'arbre de commande. Lors d'une opération de maintenance du vérin 120, nécessitant le démontage du vérin et son remontage en place sur le carter 110, la position relative de l'axe 140 de pivotement du vérin vis-à-vis de l'arbre de commande 118 est conservée.
On se réfère maintenant aux figures 5 à 8 dans lesquelles les éléments déjà décrits en référence aux figures 1 et 2 sont désignés par les mêmes chiffres augmentés de deux centaines. Dans le dispositif de commande des figures 5 et 6, l'axe de pivotement 240 est directement porté par l'un des organes 224 de support de l'arbre de commande 218, l'axe 240 et l'arbre 218 étant parallèles entre eux. Le vérin 220 a ici été rapproché d'un organe de support 224 dont une des jambes est solidaire d'une patte 270 de support du vérin. L'axe de pivotement 240 est situé à proximité de l'extrémité du vérin, située du côté de sa tige mobile 222, et s'étend seulement d'un côté du vérin. Cet axe 240 est défini par un tenon radial cylindrique 241 dont une extrémité est engagée dans un orifice d'un bossage cylindrique radial du corps du vérin, et dont l'autre extrémité est reçue dans un palier 272 monté dans un logement cylindrique correspondant de la patte 270.
La figure 7 représente une variante de réalisation du dispositif de commande selon l'invention. La figure 8 représente un autre dispositif de commande. Dans les deux cas, les dispositifs diffèrent du mode de réalisation des figures 5 et 6 notamment en ce qu'un second tenon radial cylindrique 241 est diamétralement opposé au premier tenon 241 , par rapport à l'axe du vérin, de façon à ce que l'axe 240 de pivotement du vérin s'étende de part et d'autre du corps 238 du vérin. Ce second tenon 241 est également formé d'une seule pièce avec le corps du vérin, et comprend une extrémité libre reçue dans un palier 282 porté par une autre patte 280 s'étendant parallèlement à la première patte 270.
Dans l'exemple de la figure 7, la seconde patte 280 est fixée sur le carter 210 par des moyens du type vis-écrou. Dans le cas de la figure 8, cette patte 280 est reliée à la patte 270 de l'organe 224 et forme avec celle- ci un étrier en forme de U.
Dans les deux cas précités, les paliers de centrage et de guidage des tenons 141 , 241 du vérin sont bloqués axialement dans les orifices des pattes de support 270, 280 ou des extrémités des biellettes 150 par des écrous qui sont vissés sur des parties filetées des tenons.
La variante de réalisation représentée en figure 9 diffère de celle de la figure 7 essentiellement par le système de centrage et de guidage du tenon 241 dans l'orifice de la seconde patte 280 et par les moyens d'immobilisation axiale de ce système dans cet orifice.
Les tolérances de fabrication et de montage peuvent entraîner, après la fixation de la seconde patte 280 par des vis 300 ou analogues sur le carter 210, un désalignement entre les orifices des pattes 270, 280 pour le logement des tenons 241. Pour remédier à cet inconvénient, le système de centrage et de guidage du tenon 241 engagé dans l'orifice de la seconde patte 280 comprend notamment une bague cylindrique excentrique 302 qui permet de rattraper ce désalignement, ce système étant représenté en figure 10. La bague excentrique 302 comporte une surface cylindrique extérieure qui coopère avec la surface cylindrique intérieure de l'orifice de la patte 280, et un alésage cylindrique axial dont la surface intérieure coopère avec la surface cylindrique extérieure du tenon 241. Les surfaces intérieure et extérieure de la bague sont par exemple excentrées entre elles de 0,5 millimètre environ. La bague 302 est destinée à être déplacée en rotation autour du second tenon 241 , dans l'orifice de la seconde patte 280, jusqu'à ce que son alésage axial soit aligné avec l'orifice de la première patte 270. Deux rondelles 304, 306 à stries radiales sont engagées sur la bague 302 et intercalées axialement entre une face de la seconde patte 280, située du côté opposé au vérin 220, et un rebord annulaire externe 308 de la bague 302 (figures 9 à 12). Ces rondelles 304, 306 permettent d'immobiliser en rotation la bague 302 dans l'orifice de la seconde patte 280 une fois que cette bague est dans la position précitée dans laquelle son alésage axial est aligné avec l'orifice de la première patte 270.
Une première rondelle 304 comprend une face latérale en appui sur la face précitée de la seconde patte 280 et comportant des ergots 310 en saillie coopérant avec des rainures (non visibles) de forme correspondante prévues sur la patte pour rendre solidaire en rotation la première rondelle 304 de la patte 280. L'autre face de cette première rondelle 304 comporte des stries radiales 312 régulièrement réparties autour de son axe, et par exemple au nombre de quarante. Ces stries 312 coopèrent avec des stries radiales 312 de forme complémentaire formées sur une des faces de la seconde rondelle 306 qui comporte également un ergot 314 ou analogue coopérant avec une encoche 316 de la bague pour rendre solidaire en rotation la seconde rondelle 306 de la bague 302. L'encoche 316 peut être formée sur la surface cylindrique externe de la bague 302 et sur la face du rebord externe 308 de la bague située du côté de la patte 280, ou uniquement sur cette face du rebord 308 pour éviter d'affaiblir la bague excentrique. Dans ce cas, l'ergot 314 est remplacé sur la bague 304 par un système d'ergot similaire à celui de la rondelle 306.
Chaque strie 312 de la première rondelle 304 (ou de la seconde rondelle) coopère avec les stries de la seconde rondelle 306 (ou de la première rondelle) pour définir une position angulaire donnée de la bague 302 autour de son axe. Plus le nombre de stries de chaque rondelle est élevé, plus le nombre de positions angulaires différentes de la bague dans l'orifice de la seconde patte est important, et plus le réglage de l'alignement précité sera précis. Le pas entre deux positions angulaires de la bague est déterminé par le pas entre deux stries successives de chaque rondelle. La bague 302 de centrage et de guidage est ici bloquée axialement dans l'orifice de la seconde patte 280 par l'intermédiaire d'une plaquette 318 rapportée et fixée sur la patte, et non pas par un écrou vissé sur le tenon, comme c'était le cas dans les précédents modes de réalisation.
La plaquette 318 comprend une extrémité comportant un orifice de passage d'une vis 320 fixée dans un orifice correspondant de la seconde patte 280. L'extrémité opposée de la plaquette 318 est en appui axial sur le rebord externe 308 de la bague 302, du côté opposé à la patte 280, pour immobiliser axialement cette bague et serrer axialement les rondelles 304, 306 à stries radiales l'une contre l'autre. La seconde patte 280 de ce mode de réalisation est montée et fixée de la façon suivante après montage et fixation du corps du vérin sur la première patte 270 de support du vérin. La seconde patte 280 est présentée sur le corps du vérin, le second tenon 241 du vérin 220 est engagé dans l'orifice de cette patte et le système représenté en figure 10 est engagé autour du tenon 241 , dans l'orifice de la patte. La bague 302 est alors déplacée en rotation autour de son axe, pas par pas, jusqu'à ce que l'extrémité de la patte 280 vienne en appui sur le carter 210. Dans cette position, la patte 280 est correctement positionnée sur le carter 210 (les orifices ou les lumières 322 prévus à l'extrémité radialement interne de la patte 280 étant alignés avec des orifices correspondants du carter 210) et peut être fixée sur le carter par les vis 300, et l'orifice de cette patte est centré sur l'axe de pivotement du vérin défini par la première patte de fixation 270 et par les deux tenons 241 du corps du vérin.
Les dispositifs de commande selon l'invention qui ont été décrits et représentés aux figures 3, 4 et 7 ont l'avantage, par rapport à la technique antérieure, que le positionnement relatif de l'axe de pivotement du vérin et de l'axe de l'arbre de commande, reste invariable après les démontages et remontages des opérations de maintenance, ce qui permet de conserver la précision de la commande des aubes à calage variable.
Les aubes commandées par les dispositifs selon l'invention peuvent être du type représenté en figure 2, ou de n'importe quel autre type utilisé dans les turboréacteurs ou turbopropulseurs d'avion.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de commande d'aubes à calage variable dans un compresseur de turbomachine, comprenant un anneau de commande (114, 114') monté à rotation autour d'un carter externe (110) du compresseur et destiné à être relié par des moyens tels par exemple que des biellettes à des aubes à calage variable, et un vérin (120) dont le corps (138) est pivotant autour d'un axe fixe (140) et dont la tige mobile (122) est reliée à l'anneau de commande par des moyens à biellette portés par un arbre de commande (118) guidé en rotation par des supports (124) fixés au carter, caractérisé en ce que l'axe (140) de pivotement du corps du vérin est porté par les supports (124) de l'arbre de commande et par au moins une patte (280, 162) fixée sur le carter.
2. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le corps du vérin (220) comprend un premier tenon radial cylindrique (241 ) guidé en rotation dans un orifice d'une patte (270) solidaire d'un des supports (224) de l'arbre de commande (218), et un second tenon radial cylindrique (241), diamétralement opposé au premier tenon cité et guidé en rotation dans un orifice d'une seconde patte (280) fixée sur le carter (210).
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le second tenon (241) est engagé dans une bague excentrique (302) de guidage logée dans l'orifice de la seconde patte pour rattraper un éventuel désalignement entre les orifices des deux pattes (270, 280).
4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que deux rondelles (304, 306) à stries radiales sont engagées sur la bague excentrique (302) et intercalées entre la seconde patte (280) et un rebord annulaire externe (308) de la bague, l'une des rondelles étant solidaire en rotation de la patte et comportant des stries radiales (312) coopérant avec des stries radiales complémentaires de l'autre rondelle qui est immobilisée en rotation sur la bague.
5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les rondelles (304, 306) sont maintenues axialement serrées entre la patte (280) et le rebord annulaire (308) de la bague (302) par une plaquette (318) fixée sur la patte et prenant appui axialement sur le rebord annulaire de la bague, du côté opposé à la patte.
6. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le corps du vérin (120) comprend deux tenons radiaux (141) diamétralement opposés définissant l'axe (140) de pivotement du corps du vérin et reçus dans des orifices ou échancrures (166) de deux pattes (162) d'un étrier de support (160) fixé sur le carter (110), chaque tenon étant de plus relié par une biellette (150) à l'arbre de commande (118).
7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que chaque biellette (150) reliant un tenon (141 ) à l'arbre de commande (118) comprend à une extrémité un orifice dans lequel le tenon est guidé en rotation et à son extrémité opposée un orifice par lequel la biellette est montée rotative sur l'arbre de commande.
8. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que le ou chaque tenon (241) est formé d'une seule pièce avec le corps (238) du vérin.
9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'arbre de commande (118) est supporté et guidé en rotation par des supports (124) en V fixés sur des brides annulaires (127) du carter.
10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'arbre de commande (118) est relié à la tige (122) du vérin et à l'anneau de commande (114, 114') par des bras radiaux (134, 136) dont il est solidaire en rotation.
11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'arbre de commande (118) est relié par deux bras radiaux (134), dont il est solidaire en rotation, à deux anneaux de commande (114, 114') parallèles, pour la commande de deux rangées annulaires d'aubes à calage variable.
12. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'axe (140) de pivotement du vérin (120) est situé sensiblement à mi-distance des extrémités du corps (138) du vérin ou au voisinage de l'extrémité du corps du vérin, située du côté de la tige (122) de ce vérin.
13. Compresseur de turbomachine, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un dispositif de commande d'aubes à calage variable selon l'une des revendications précédentes.
14. Turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un dispositif de commande d'aubes à calage variable selon l'une des revendications 1 à 10.
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