WO2017006010A1 - Anneau de commande d'aubes à calage variable pour une turbomachine - Google Patents

Anneau de commande d'aubes à calage variable pour une turbomachine Download PDF

Info

Publication number
WO2017006010A1
WO2017006010A1 PCT/FR2016/051577 FR2016051577W WO2017006010A1 WO 2017006010 A1 WO2017006010 A1 WO 2017006010A1 FR 2016051577 W FR2016051577 W FR 2016051577W WO 2017006010 A1 WO2017006010 A1 WO 2017006010A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
axis
ring
housing
turbomachine
groove
Prior art date
Application number
PCT/FR2016/051577
Other languages
English (en)
Inventor
Blaise BERGON
Kamel Benderradji
Alain Marc Lucien Bromann
Suzanne Madeleine COUSTILLAS
Lilian Yann DUMAS
Original Assignee
Safran Aircraft Engines
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Safran Aircraft Engines filed Critical Safran Aircraft Engines
Priority to CN201680040072.6A priority Critical patent/CN107835889B/zh
Priority to US15/741,479 priority patent/US10927699B2/en
Publication of WO2017006010A1 publication Critical patent/WO2017006010A1/fr

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10—Final actuators
    • F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/16—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes
    • F01D17/162—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes for axial flow, i.e. the vanes turning around axes which are essentially perpendicular to the rotor centre line
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/30—Retaining components in desired mutual position
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/50—Kinematic linkage, i.e. transmission of position
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/70—Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades
    • F05D2260/74—Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades by turning around an axis perpendicular the rotor centre line
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/70—Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades
    • F05D2260/79—Bearing, support or actuation arrangements therefor

Definitions

  • the present invention relates to a variable-pitch blade control ring for a turbomachine.
  • the state of the art notably comprises the documents FR-B1 -2,885,968, FR-A1-2,928,979, GB-A-2,479,064, US-A-2,924,375, EP-A2-1,808,579. , FR-A1 -2,699,595 and WO-A1 -2009 / 133297.
  • the (longitudinal) axis of a turbomachine is defined as being the axis of rotation of the rotor or rotors of its engine, and in particular of the rotors of its low and high pressure bodies in the case of a turbomachine with double body.
  • Terms such as internal, external, radial, axial, etc., refer to the position of a part with respect to this axis.
  • Variable Stator vanes are carried by an outer annular casing, generally a compressor of the turbomachine.
  • Each blade comprises a blade which is connected at its radially outer end to a radial cylindrical pivot which defines the axis of rotation of the blade and which is guided in rotation in a corresponding orifice of the outer casing.
  • the radially inner end of the blade of each blade generally comprises a second cylindrical pivot extending along the axis of rotation of the blade and guided in rotation in an orifice of an inner casing of the compressor.
  • a control ring comprises an annular body whose axis of revolution corresponds to the axis of the turbomachine.
  • This body has connecting means to said levers, which generally comprise an annular row of substantially radial orifices in which are received pins fixed to the first ends of the levers.
  • the second ends of the levers are fixed to the radially outer pivots of the blades.
  • the rotation of the control ring is transmitted by the levers to the outer pivots of the blades and rotates about their axes.
  • the ring may further comprise centering pads and guide the body in rotation about the axis of the turbomachine, which are carried by the body and cooperate by radial support with the housing.
  • the angular setting of the stator vanes in a turbomachine is intended to adapt the geometry of the compressor to its operating point and in particular to optimize the efficiency and the pumping margin of this turbomachine and to reduce its fuel consumption in the various flight configurations. .
  • Each of these blades is movable in rotation about its axis between a first "open” or “full opening” position in which each blade extends substantially parallel to the longitudinal axis of the turbomachine thus maximizing the passage section. of air, and a second "closing” or “quasi-closing” position in which the vanes are inclined with respect to the axis of the turbomachine and thus reduce the section of passage of air through the stage blade.
  • the present invention provides a solution to this problem of the prior art which is simple, effective and economical.
  • the invention proposes a variable-pitch blade control ring for a turbomachine, comprising:
  • first guide means in the axial and / or helical direction along said axis, which are carried by a first of the elements selected from said body and said housing and which comprise at least one substantially radial finger with respect to said axis and comprising means for axial support configured to cooperate by bearing (axial) with at least a first surface of a second of said elements and by sliding with said surface.
  • the ring according to the invention is thus configured to cooperate by axial support with the housing to limit or even prevent the aforementioned axial spill.
  • the ring according to the invention may comprise one or more of the following characteristics, taken separately from each other or in combination with each other: the ring further comprises second means for centering and guiding the body in rotation about said axis, which are carried by said first element and comprise radial support means configured to cooperate by pressing (radial) with a second surface said second element and sliding with said surface,
  • said axial bearing means comprise a sleeve that is substantially radial with respect to said axis
  • said finger has a substantially radial pin which passes through an orifice of said first element and whose radially outer end is threaded and receives a nut, and the radially inner end carries said sleeve,
  • said bushing is mounted free to rotate on said radially inner end of the peg
  • said sleeve comprises an annular collar at a radially external end
  • the first element is said body, and the second element is said housing.
  • the present invention also relates to a variable-pitch blade control system for a turbomachine, comprising an annular casing of axis A of revolution, at least one ring as described above rotatably mounted around said housing, and less an annular row of variable-pitch vanes extending substantially radially with respect to said axis and connected to said body so that a rotation of the ring around the housing causes a rotation of the vanes about substantially radial axes, characterized in that said casing comprises at least one groove for accommodating and guiding said at least one finger.
  • the system according to the invention may comprise one or more of the following features, taken separately from each other or in combination with each other:
  • said groove is formed in a boss of the housing
  • said groove has a general shape in an arc of a circle, said groove is delimited by two peripheral surfaces in portions of cylinders, which are configured to cooperate with said axial bearing means,
  • the system comprises means for actuating said at least one ring to move it in rotation around the housing, and in which:
  • said actuating means comprise a single jack, said finger and said groove being substantially diametrically opposed to said jack with respect to said axis, or
  • said actuating means comprise two cylinders diametrically opposite with respect to said axis, a first set of a finger and a groove being situated between the two cylinders halfway between them and being diametrically opposed to a second set a finger and a groove with respect to said axis,
  • said groove has a median radius substantially equal to the axial distance between a first transverse plane passing through said axes of rotation of the blades and a second transverse plane passing through said finger.
  • the present invention also relates to a turbomachine, characterized in that it comprises at least one ring or a system as described above.
  • FIG. 1 is a partial schematic half-view in axial section of a turbine engine variable speed control blade system, according to the prior art
  • FIGS. 2 and 3 are schematic perspective views of the housing of the system of Figure 1, seen respectively side and front from downstream;
  • - Figure 4 is a schematic perspective view of a control ring respectively without (left) and with (right) axial discharge;
  • FIG. 5 is a partial schematic perspective view of a turbine engine variable-pitch blade control system according to the invention.
  • FIG. 6 is a diagrammatic half-view in axial section of the system of FIG. 5;
  • FIG. 7 is a view similar to that of Figure 6 and illustrating an alternative embodiment of the invention.
  • FIG. 1 diagrammatically shows, in axial section, a portion of a high-pressure compressor 10 of a turbomachine, in particular of a multi-stage aircraft turbine engine, each stage comprising an annular array of moving blades 12 carried by the rotor (not shown) of the turbomachine and an annular row of fixed blades 14 forming rectifiers carried by a casing 16 of the stator of the turbomachine, the angular orientation of the blades 14 being adjustable to optimize the flow gaseous in the compressor 10.
  • Each blade 14 comprises a blade 18 and a radially outer cylindrical pivot 20 connected by a disk or "plate” 22 extending perpendicular to the axis 24 of the blade in a housing 26 corresponding to the housing 16.
  • the radially inner surface 28 of the disc is aligned with the inner wall 30 of the housing to not oppose the gas flow.
  • each vane 14 extends inside a radial cylindrical chimney 32 of the housing 16 and its radially outer end is connected by a lever 34 to a control ring 36 which surrounds the housing 16 and which is connected to actuating means (not shown in Figure 1) for rotating in one direction or the other around the longitudinal axis of the housing 16 to drive the blades 14 of an annular row rotating about their axes 24.
  • the blades 14 are movable in rotation about their axes 24 between a so-called full closure position and a so-called full open position.
  • the blades 18 of the blades 14 are inclined relative to the longitudinal axis of the turbomachine, that is to say that the rope of each blade (line which connects the leading edge to the edge leakage) is substantially perpendicular to the longitudinal axis of the turbomachine.
  • the blades 18 define between them a minimum section of air passage in the vein. The blades 14 are brought into this position when the turbomachine is at low speed or at idle, the flow of air flowing in the compressor then having a minimum value.
  • the blades 18 of the blades 14 extend substantially parallel to the axis of the turbomachine, that is to say that the rope of each blade is substantially parallel to the longitudinal axis of the turbomachine .
  • the air passage section between the blades 18 is maximum. The blades 14 are brought into this position when the turbomachine is at full throttle, the flow of air flowing into the compressor then having a maximum value.
  • the housing 16 may comprise at its outer periphery tracks 38 projecting from centering and guiding the rings 36, which are here schematically represented by dashed lines.
  • the casing 16 carries the means 40 for actuating the rings 36.
  • the actuating means comprise a (single) jack 40, for example hydraulic, comprising a body fixed to the casing 16 and a piston rod connected by appropriate means to the rings 36.
  • the jack 40 is here mounted on the housing 16 so that its piston rod extends substantially parallel to an axis A of revolution of the housing 16, which is the axis of the turbomachine.
  • the jack 40 retracts or unfolds its piston rod, which causes the rings 36 to rotate around the casing 16 and the axis A. This rotation is accompanied by a slight axial displacement of the ring, which undergoes thus a substantially helical movement along the axis A.
  • This axial displacement is imposed by the levers 34 which rotate around the axes 24.
  • Figure 4 shows a ring 36 in free position without constraint, left in the drawing.
  • This ring 36 extends in a transverse plane, that is to say perpendicular to the axis A.
  • FIG. 4 also shows a ring 36 'having undergone an axial spill, on the right in the drawing. This ring 36 'no longer extends in a transverse plane. It is generally veiled.
  • the present invention makes it possible to limit or even to prevent this phenomenon by means of a ring equipped with axial and / or helical guide means, which comprise at least one substantially radial finger and comprising axial bearing means on at least one surface of the housing and sliding on this surface.
  • the body 42 of the ring 44 comprises:
  • first radial orifices 46 passing through housing first cylindrical pins 48 carried by first ends of the levers 34, second ends of which are mounted on the radially outer pivots 20 of the blades,
  • each pin 52 has a radial orientation and has a radially inner end connected to the shoe 54 and a radially outer end threaded and which receives a nut 56 intended to bear on the outer periphery of the body 42;
  • the shoes 54 are supported radially on tracks of the housing 16, such as those 38 shown in dotted lines in FIG. 1, and third radial through-holes 58 for receiving third bushing support pins 60;
  • each pin 60 has a radial orientation and has a radially inner end connected to the sleeve 62 and a radially outer end threaded and which receives a nut 64 intended to bear on the outer periphery of the body 42.
  • Each bushing 62 has a generally cylindrical shape and comprises at its radially outer end an outer annular flange 66. It comprises a central bore traversed by the radially inner end of the pin 60. It is mounted on the pawn 60 so as to freely rotate about the axis of the pawn.
  • the assembly formed by the pin 60 and the sleeve 62 form the aforementioned finger.
  • Figure 7 shows an alternative embodiment in which the sleeve 62 'is devoid of flange at its radially outer end.
  • the bushing 62 is engaged in a groove 68 in an arc of the housing 16.
  • the groove 68 is formed in a boss 70 of the housing 16. It opens radially outwards. It comprises two peripheral surfaces 72, 74 in cylinder portion and facing one another, on which the sleeve 62 is adapted to cooperate by axial support and sliding.
  • the surfaces 72, 74 extend around a same axis which is here located substantially in the transverse plane P1 passing through the axes 24 of the blades.
  • the circumferential ends of the surfaces 72, 74 are connected to each other.
  • the groove 68 has an angular extent about the aforementioned axis, of the order of 30 to 60 °.
  • the boss 70 comprises a radially outer surface 76 defining a peripheral edge of the groove 68 and on which can cooperate by bearing and / or sliding the flange 66 of the sleeve.
  • the ring 44 can be equipped with a single finger or pin 60.
  • the pin 60 and the groove 68 are preferably diametrically opposed relative to each other. to the cylinder.
  • the ring 44 is preferably equipped with two fingers or pins 60 diametrically opposed.
  • the pins 60 and the cylinders are preferably regularly distributed around the axis of the turbomachine, so as to have an isostatic system.
  • the ring 44 is rotated around the casing 16 by actuating the jack or cylinders. It is centered and guided in rotation on the housing 16 by cooperation of the shoes 54 with the tracks 38 of the housing 16.
  • the levers 34 rotate about the axes 24 and force the ring 44 to move axially on a given stroke.
  • the sleeve 62 cooperates by support and sliding with the surfaces 72, 74 of the groove 68 to prevent axial discharge of the ring 44.
  • the surfaces 72, 74 may comprise an anti-wear coating, for example type T800, to limit friction with the sleeve 62.
  • the cooperation of the sleeve 62 with the groove 68 does not prevent (and is not hindered by) the thermal expansion of the ring 44 and the housing 16 in operation .
  • the first and second elements as defined in the claims are respectively the body of the ring and the housing.
  • the first and second elements as defined in the claims are respectively the housing and the body of the ring.
  • the finger or fingers are carried by the housing and cooperate by axial support with one or grooves of the body of the ring.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)

Abstract

Anneau (44) de commande d'aubes à calage variable pour une turbomachine, comportant un corps annulaire (42) configuré pour être monté mobile en rotation d'un carter annulaire (16) de la turbomachine, ledit corps comportant des moyens (46) de liaison à des leviers (34) de raccordement auxdites aubes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des premiers moyens (60, 62, 64) de guidage en direction axiale et/ou hélicoïdale, qui sont portés par ledit corps et qui comportent au moins un doigt (60, 62) sensiblement radial comportant des moyens (62) d'appui axial sur au moins une première surface (72, 74) dudit carter et de glissement sur ladite surface.

Description

Anneau de commande d'aubes à calage variable
pour une turbomachine
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne un anneau de commande d'aubes à calage variable pour une turbomachine.
ETAT DE L'ART
L'état de l'art comprend notamment les documents FR-B1 -2 885 968, FR-A1 -2 928 979, GB-A-2 479 064, US-A-2 924 375, EP-A2-1 808 579, FR-A1 -2 699 595 et WO-A1 -2009/133297.
Dans la présente demande, on définit l'axe (longitudinal) d'une turbomachine comme étant l'axe de rotation du ou des rotors de son moteur, et en particulier des rotors de ses corps basse et haute pression dans le cas d'une turbomachine à double corps. Les termes tels que interne, externe, radial, axial, etc., font référence à la position d'une pièce par rapport à cet axe.
Les aubes de stator à calage variable (aussi appelées VSV - acronyme de Variable Stator Vanes) d'une turbomachine sont portées par un carter annulaire externe, en général d'un compresseur de la turbomachine. Chaque aube comprend une pale qui est reliée à son extrémité radialement externe à un pivot cylindrique radial qui définit l'axe de rotation de l'aube et qui est guidé en rotation dans un orifice correspondant du carter externe. L'extrémité radialement interne de la pale de chaque aube comprend en général un second pivot cylindrique s'étendant le long de l'axe de rotation de l'aube et guidé en rotation dans un orifice d'un carter interne du compresseur.
L'extrémité radialement externe du pivot externe de chaque aube est reliée par un levier à un anneau de commande déplacé en rotation autour du carter externe par des moyens d'actionnement à vérin ou analogue. Un anneau de commande comprend un corps annulaire dont l'axe de révolution correspond à l'axe de la turbomachine. Ce corps comporte des moyens de liaison aux leviers précités, qui comprennent en général une rangée annulaire d'orifices sensiblement radiaux dans lesquels sont reçus des pions fixés à des premières extrémités des leviers. Les secondes extrémités des leviers sont fixées aux pivots radialement externes des aubes. La rotation de l'anneau de commande est transmise par les leviers aux pivots externes des aubes et les fait tourner autour de leurs axes. L'anneau peut comprendre en outre des patins de centrage et de guidage du corps en rotation autour de l'axe de la turbomachine, qui sont portés par le corps et coopèrent par appui radial avec le carter.
Le calage angulaire des aubes de stator dans une turbomachine est destiné à adapter la géométrie du compresseur à son point de fonctionnement et notamment à optimiser le rendement et la marge au pompage de cette turbomachine et à réduire sa consommation de carburant dans les différentes configurations de vol.
Chacune de ces aubes est déplaçable en rotation autour de son axe entre une première position « d'ouverture » ou « de pleine ouverture » dans laquelle chaque aube s'étend sensiblement parallèlement à l'axe longitudinal de la turbomachine maximisant ainsi la section de passage d'air, et une seconde position « de fermeture » ou « de quasi-fermeture » dans laquelle les aubes sont inclinées par rapport à l'axe de la turbomachine et réduisent ainsi la section de passage de l'air à travers l'étage d'aubes.
On a constaté un problème de déversement axial de l'anneau en fonctionnement. Dans la présente demande, on entend par déversement une déformation involontaire de l'anneau. Le déversement axial de l'anneau se traduit directement par une erreur de calage angulaire et donc par un mauvais positionnement des aubes. La loi de déplacement des aubes n'est ainsi pas respectée ce qui a des conséquences néfastes sur les performances aérodynamiques du système.
Ce phénomène est particulièrement visible dans le cas de moyens d'actionnement mono-vérin c'est-à-dire dans le cas où l'anneau est actionné par l'intermédiaire d'un unique vérin. On constate alors un déversement de l'anneau qui se traduit par une déformation importante de l'anneau dans une zone diamétralement opposée à celle reliée au vérin. Ce phénomène est en outre amplifié par l'utilisation d'un carter dans un matériau à fort taux de dilatation. Ce type de carter se dilate très vite lors de la poussée moteur. Ces fortes dilatations sont en général compensées par l'utilisation d'un anneau dont le corps est réalisé en aluminium. L'aluminium, qui se déforme davantage que l'acier, accentue le phénomène de déversement.
La présente invention propose une solution à ce problème de la technologie antérieure, qui est simple, efficace et économique.
EXPOSE DE L'INVENTION
L'invention propose un anneau de commande d'aubes à calage variable pour une turbomachine, comportant :
- un corps annulaire d'axe A de révolution et configuré pour être monté mobile en rotation autour dudit axe et d'un carter annulaire de la turbomachine, ledit corps comportant des moyens de liaison à des leviers de raccordement auxdites aubes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre :
- des premiers moyens de guidage en direction axiale et/ou hélicoïdale selon ledit axe, qui sont portés par un premier des éléments choisis parmi ledit corps et ledit carter et qui comportent au moins un doigt sensiblement radial par rapport audit axe et comportant des moyens d'appui axial configurés pour coopérer par appui (axial) avec au moins une première surface d'un second desdits éléments et par glissement avec ladite surface.
L'anneau selon l'invention est ainsi configuré pour coopérer par appui axial avec le carter afin de limiter voire d'empêcher le déversement axial précité.
L'anneau selon l'invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : - l'anneau comprend en outre des seconds moyens de centrage et de guidage du corps en rotation autour dudit axe, qui sont portés par ledit premier élément et comportent des moyens d'appui radial configurés pour coopérer par appui (radial) avec une seconde surface dudit second élément et par glissement avec ladite surface,
- lesdits moyens d'appui axial comprennent une douille sensiblement radiale par rapport audit axe,
- ledit doigt comporte un pion sensiblement radial qui traverse un orifice dudit premier élément et dont l'extrémité radialement externe est filetée et reçoit un écrou, et l'extrémité radialement interne porte ladite douille,
- ladite douille est montée libre en rotation sur ladite extrémité radialement interne du pion,
- ladite douille comprend une collerette annulaire à une extrémité radialement externe, et
- le premier élément est ledit corps, et le second élément est ledit carter.
La présente invention concerne également un système de commande d'aubes à calage variable pour une turbomachine, comportant un carter annulaire d'axe A de révolution, au moins un anneau tel que décrit ci-dessus monté mobile en rotation autour dudit carter, et au moins une rangée annulaire d'aubes à calage variable s'étendant sensiblement radialement par rapport audit axe et reliées audit corps afin qu'une rotation de l'anneau autour du carter entraîne une rotation des aubes autour d'axes sensiblement radiaux, caractérisé en ce que ledit carter comprend au moins une rainure de logement et de guidage dudit au moins un doigt.
La coopération du doigt de l'anneau avec la rainure du carter permet de limiter voire d'empêcher le déversement axial précité.
Le système selon l'invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres :
- ladite rainure est formée dans un bossage du carter,
- ladite rainure a une forme générale en arc de cercle, - ladite rainure est délimitée par deux surfaces périphériques en portions de cylindres, qui sont configurées pour coopérer avec lesdits moyens d'appui axial,
- le système comprend des moyens d'actionnement dudit au moins un anneau pour le déplacer en rotation autour du carter, et dans lequel :
- lesdits moyens d'actionnement comprennent un unique vérin, ledit doigt et ladite rainure étant sensiblement diamétralement opposés audit vérin par rapport audit axe, ou
- lesdits moyens d'actionnement comprennent deux vérins diamétralement opposés par rapport audit axe, un premier jeu d'un doigt et d'une rainure étant situé entre les deux vérins à mi-distance de ceux-ci et étant diamétralement opposé à un second jeu d'un doigt et d'une rainure par rapport audit axe,
- ladite rainure a un rayon médian sensiblement égal à la distance axiale entre un premier plan transversal passant par lesdits axes de rotation des aubes et un second plan transversal passant par ledit doigt.
La présente invention concerne également une turbomachine, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un anneau ou un système tel que décrit ci-dessus.
DESCRIPTION DES FIGURES
L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques 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 :
- la figure 1 est une demi-vue schématique partielle en coupe axiale d'un système de commande d'aubes à calage variable de turbomachine, selon la technique antérieure ;
- les figures 2 et 3 sont des vues schématiques en perspective du carter du système de la figure 1 , vu respectivement de côté et de face depuis l'aval ; - la figure 4 est une vue schématique en perspective d'un anneau de commande respectivement sans (à gauche) et avec (à droite) déversement axial ;
- la figure 5 est une vue schématique partielle en perspective d'un système de commande d'aubes à calage variable de turbomachine, selon l'invention ;
- la figure 6 est une demi-vue schématique en coupe axiale du système de la figure 5 ; et
- la figure 7 est une vue similaire à celle de la figure 6 et illustrant une variante de réalisation de l'invention.
DESCRIPTION DETAILLEE
En figure 1 , on a représenté schématiquement, en coupe axiale, une partie d'un compresseur haute-pression 10 d'une turbomachine, en particulier d'une turbomachine d'aéronef, à plusieurs étages, chaque étage comprenant une rangée annulaire d'aubes mobiles 12 portées par le rotor (non représenté) de la turbomachine et une rangée annulaire d'aubes fixes 14 formant redresseurs portées par un carter 16 du stator de la turbomachine, l'orientation angulaire des aubes 14 étant réglable pour optimiser l'écoulement gazeux dans le compresseur 10.
Chaque aube 14 comprend une pale 18 et un pivot cylindrique 20 radialement externe, relié par un disque ou « platine » 22 s'étendant perpendiculairement à l'axe 24 de l'aube dans un logement 26 correspondant du carter 16. La surface radialement interne 28 du disque est alignée avec la paroi interne 30 du carter pour ne pas s'opposer à l'écoulement gazeux.
Dans la technique antérieure, le pivot cylindrique 20 de chaque aube 14 s'étend à l'intérieur d'une cheminée cylindrique radiale 32 du carter 16 et son extrémité radialement externe est reliée par un levier 34 à un anneau de commande 36 qui entoure le carter 16 et qui est relié à des moyens d'actionnement (non représentés en figure 1 ) permettant de le faire tourner dans un sens ou dans l'autre autour de l'axe longitudinal du carter 16 pour entraîner les aubes 14 d'une rangée annulaire en rotation autour de leurs axes 24.
Les aubes 14 sont déplaçables en rotation autour de leurs axes 24 entre une position dite de pleine fermeture et une position dite de pleine ouverture.
Dans la position de pleine fermeture, les pales 18 des aubes 14 sont inclinées par rapport à l'axe longitudinal de la turbomachine, c'est-à-dire que la corde de chaque aube (ligne qui relie le bord d'attaque au bord de fuite) est sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal de la turbomachine. Les pales 18 définissent entre elles une section minimale de passage d'air dans la veine. Les aubes 14 sont amenées dans cette position lorsque la turbomachine est à bas régime ou au ralenti, le débit d'air s'écoulant dans le compresseur ayant alors une valeur minimale.
Dans la position de pleine ouverture, les pales 18 des aubes 14 s'étendent sensiblement parallèlement à l'axe de la turbomachine, c'est-à- dire que la corde de chaque aube est sensiblement parallèle à l'axe longitudinal de la turbomachine. La section de passage d'air entre les pales 18 soit maximale. Les aubes 14 sont amenées dans cette position lorsque la turbomachine est au régime plein gaz, le débit d'air s'écoulant dans le compresseur ayant alors une valeur maximale.
Le carter 16 peut comprendre à sa périphérie externe des pistes 38 en saillie de centrage et de guidage des anneaux 36, qui sont ici schématiquement représentées par des traits pointillés.
Le carter 16 porte les moyens 40 d'actionnement des anneaux 36. Dans le cas représenté aux figures 2 et 3, les moyens d'actionnement comprennent un (unique) vérin 40, par exemple hydraulique, comportant un corps fixé au carter 16 et une tige de piston reliée par des moyens appropriés aux anneaux 36. Le vérin 40 est ici monté sur le carter 16 de façon à ce que sa tige de piston s'étende sensiblement parallèlement à un axe A de révolution du carter 16, qui est l'axe de la turbomachine. En fonctionnement, le vérin 40 rétracte ou déploie sa tige de piston, ce qui entraîne une rotation des anneaux 36 autour du carter 16 et de l'axe A. Cette rotation est accompagnée d'un léger déplacement axial de l'anneau, qui subit ainsi un mouvement sensiblement hélicoïdal selon l'axe A. Ce déplacement axial est imposé par les leviers 34 qui tournent autour des axes 24.
La figure 4 représente un anneau 36 en position libre sans contrainte, à gauche sur le dessin. Cet anneau 36 s'étend dans un plan transversal, c'est-à-dire perpendiculaire à l'axe A. La figure 4 représente également un anneau 36' ayant subi un déversement axial, à droite sur le dessin. Cet anneau 36' ne s'étend plus dans un plan transversal. Il est globalement voilé.
La présente invention permet de limiter voire d'empêcher ce phénomène grâce à un anneau équipé de moyens de guidage en direction axiale et/ou hélicoïdale, qui comportent au moins un doigt sensiblement radial et comportant des moyens d'appui axial sur au moins une surface du carter et de glissement sur cette surface.
Dans l'exemple de réalisation de l'invention représenté aux figures 5 et 6, le corps 42 de l'anneau 44 comprend :
- des premiers orifices radiaux 46 traversants de logement de premiers pions cylindriques 48 portés par des premières extrémités des leviers 34 dont des secondes extrémités sont montées sur les pivots 20 radialement externes des aubes,
- des seconds orifices radiaux 50 traversants de logement de seconds pions 52 de support de patins 54 ; chaque pion 52 a une orientation radiale et comporte une extrémité radialement interne reliée au patin 54 et une extrémité radialement externe filetée et qui reçoit un écrou 56 destiné à prendre appui sur la périphérie externe du corps 42 ; les patins 54 prennent appui radialement sur des pistes du carter 16, telles que celles 38 représentées en traits pointillés en figure 1 , et - des troisième orifices radiaux 58 traversants de logement de troisièmes pions 60 de support de douilles 62 ; chaque pion 60 a une orientation radiale et comporte une extrémité radialement interne reliée à la douille 62 et une extrémité radialement externe filetée et qui reçoit un écrou 64 destiné à prendre appui sur la périphérie externe du corps 42.
Chaque douille 62, mieux visible à la figure 6, a une forme générale cylindrique et comprend à son extrémité radialement externe une collerette annulaire externe 66. Elle comprend un alésage central traversé par l'extrémité radialement interne du pion 60. Elle est montée sur le pion 60 de façon à pouvoir tourner librement autour de l'axe du pion. L'ensemble formé par le pion 60 et la douille 62 forme le doigt précité.
La figure 7 représente une variante de réalisation dans laquelle la douille 62' est dépourvue de collerette à son extrémité radialement externe.
La douille 62 est engagée dans une rainure 68 en arc de cercle du carter 16. La rainure 68 est formée dans un bossage 70 du carter 16. Elle débouche radialement vers l'extérieur. Elle comprend deux surfaces périphériques 72, 74 en portion de cylindre et en regard l'une de l'autre, sur lesquelles la douille 62 est apte à coopérer par appui axial et glissement. Les surfaces 72, 74 s'étendent autour d'un même axe qui est ici situé sensiblement dans le plan transversal P1 passant par les axes 24 des aubes. Les extrémités circonférentielles des surfaces 72, 74 sont reliées les unes aux autres. La rainure 68 a une étendue angulaire autour de l'axe précité, de l'ordre de 30 à 60° environ. Elle a un rayon médian R, mesuré entre l'axe précité et une ligne imaginaire passant au milieu de la rainure (c'est-à-dire à mi-distance des surfaces 72, 74), qui est sensiblement égal à la distance entre le plan transversal P1 et le plan transversal P2 parallèle à P1 et passant par les pions 60. Cette distance est sensiblement égale à la longueur de la partie active d'un levier 34, mesurée entre l'axe de son pion 48 et l'axe du pivot 20 de l'aube à laquelle il est relié. Le bossage 70 comprend une surface radialement externe 76 définissant un bord périphérique de la rainure 68 et sur laquelle peut coopérer par appui et/ou glissement la collerette 66 de la douille.
Dans le cas précité où les moyens d'actionnement de l'anneau 44 comprennent un seul vérin, l'anneau 44 peut être équipé d'un seul doigt ou pion 60. Le pion 60 et la rainure 68 sont de préférence diamétralement opposés par rapport au vérin.
Dans le cas où les moyens d'actionnement comprennent deux vérins diamétralement opposés, l'anneau 44 est de préférence équipé de deux doigts ou pions 60 diamétralement opposés. Les pions 60 et les vérins sont de préférence régulièrement répartis autour de l'axe de la turbomachine, de façon à avoir un système isostatique.
En fonctionnement, l'anneau 44 est déplacé en rotation autour du carter 16 par actionnement du ou des vérins. Il est centré et guidé en rotation sur le carter 16 par coopération des patins 54 avec les pistes 38 du carter 16. Les leviers 34 tournent autour des axes 24 et forcent l'anneau 44 à se déplacer axialement sur une course donnée. Lors de cette course, la douille 62 coopère par appui et glissement avec les surfaces 72, 74 de la rainure 68 pour éviter un déversement axial de l'anneau 44. Les surfaces 72, 74 peuvent comprendre un revêtement anti-usure, par exemple du type T800, afin de limiter les frottements avec la douille 62. La coopération de la douille 62 avec la rainure 68 n'empêche pas (et n'est pas gênée par) la dilation thermique de l'anneau 44 et du carter 16 en fonctionnement.
Dans l'exemple représenté dans les dessins, les premier et second éléments tels que définis dans les revendications sont respectivement le corps de l'anneau et le carter. Dans une variante de réalisation non représentée, les premier et second éléments tels que définis dans les revendications sont respectivement le carter et le corps de l'anneau. Autrement dit, le ou les doigts sont portés par le carter et coopèrent par appui axial avec une ou des rainures du corps de l'anneau.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Anneau (44) de commande d'aubes (14) à calage variable pour une turbomachine, comportant :
- un corps annulaire (42) d'axe A de révolution et configuré pour être monté mobile en rotation autour dudit axe et d'un carter annulaire (16) de la turbomachine, ledit corps comportant des moyens (46) de liaison à des leviers (34) de raccordement auxdites aubes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre :
- des premiers moyens (60, 62, 64) de guidage en direction axiale et/ou hélicoïdale selon ledit axe, qui sont portés par un premier des éléments choisis parmi ledit corps et ledit carter et qui comportent au moins un doigt (60, 62) sensiblement radial par rapport audit axe et comportant des moyens (62) d'appui axial configurés pour coopérer par appui avec au moins une première surface (72, 74) d'un second desdits éléments et par glissement avec ladite surface.
2. Anneau (44) selon la revendication 1 , dans lequel il comprend en outre des seconds moyens (52, 54, 56) de centrage et de guidage du corps (42) en rotation autour dudit axe, qui sont portés par ledit premier élément et comportent des moyens (54) d'appui radial configurés pour coopérer par appui avec une seconde surface dudit second élément et par glissement avec ladite surface.
3. Anneau (44) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel lesdits moyens d'appui axial comprennent une douille (62) sensiblement radiale par rapport audit axe.
4. Anneau (44) selon la revendication précédente, dans lequel ledit doigt comporte un pion (60) sensiblement radial qui traverse un orifice (58) dudit premier élément et dont l'extrémité radialement externe est filetée et reçoit un écrou (64), et l'extrémité radialement interne porte ladite douille (62).
5. Anneau (44) selon la revendication précédente, dans lequel ladite douille (62) est montée libre en rotation sur ladite extrémité radialement interne du pion (60).
6. Anneau (44) selon l'une des revendications 3 à 5, dans lequel ladite douille (62) comprend une collerette annulaire (66) à une extrémité radialement externe.
7. Anneau (44) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le premier élément est ledit corps, et le second élément est ledit carter.
8. Système de commande d'aubes (14) à calage variable pour une turbomachine, comportant un carter annulaire (16) d'axe A de révolution, au moins un anneau (44) selon l'une des revendications précédentes monté mobile en rotation autour dudit axe et dudit carter, et au moins une rangée annulaire d'aubes (14) à calage variable s'étendant sensiblement radialement par rapport audit axe et reliées audit corps afin qu'une rotation de l'anneau autour du carter entraîne une rotation des aubes autour d'axes (24) sensiblement radiaux, caractérisé en ce que ledit carter comprend au moins une rainure (68) de logement et de guidage dudit au moins un doigt (60, 62).
9. Système selon la revendication précédente, dans lequel ladite rainure (68) est formée dans un bossage (70) du carter (16).
10. Système selon la revendication 7 ou 8, dans lequel ladite rainure (68) a une forme générale en arc de cercle, et est délimitée par deux surfaces périphériques (72, 74) en portions de cylindres, qui sont configurées pour coopérer avec lesdits moyens d'appui axial (62).
1 1 . Système selon l'une des revendications 7 à 9, dans lequel il comprend des moyens (40) d'actionnement dudit au moins un anneau (44) pour le déplacer en rotation autour du carter (16), et dans lequel :
- lesdits moyens d'actionnement comprennent un unique vérin, ledit doigt (60, 62) et ladite rainure (68) étant sensiblement diamétralement opposés audit vérin par rapport audit axe, ou lesdits moyens d'actionnement comprennent deux vérins diamétralement opposés par rapport audit axe, un premier jeu d'un doigt et d'une rainure étant situé entre les deux vérins à mi-distance de ceux-ci et étant diamétralement opposé à un second jeu d'un doigt et d'une rainure par rapport audit axe.
12. Système selon l'une des revendications 7 à 10, dans lequel ladite rainure (68) a un rayon médian (R) sensiblement égal à la distance axiale entre un premier plan transversal (P1 ) passant par lesdits axes (24) de rotation des aubes et un second plan transversal (P2) passant par ledit doigt (60, 62).
13. Turbomachine pour aéronef, comportant au moins un anneau (44) selon l'une des revendications 1 à 6 ou un système selon l'une des revendications 7 à 1 1 .
PCT/FR2016/051577 2015-07-09 2016-06-27 Anneau de commande d'aubes à calage variable pour une turbomachine WO2017006010A1 (fr)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201680040072.6A CN107835889B (zh) 2015-07-09 2016-06-27 用于涡轮机的可变桨距扇叶控制环
US15/741,479 US10927699B2 (en) 2015-07-09 2016-06-27 Variable-pitch blade control ring for a turbomachine

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1556506A FR3038666B1 (fr) 2015-07-09 2015-07-09 Anneau de commande d'aubes a calage variable pour une turbomachine
FR1556506 2015-07-09

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017006010A1 true WO2017006010A1 (fr) 2017-01-12

Family

ID=54186139

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR2016/051577 WO2017006010A1 (fr) 2015-07-09 2016-06-27 Anneau de commande d'aubes à calage variable pour une turbomachine

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10927699B2 (fr)
CN (1) CN107835889B (fr)
FR (1) FR3038666B1 (fr)
WO (1) WO2017006010A1 (fr)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3119859A1 (fr) 2021-02-15 2022-08-19 Safran Aircraft Engines Anneau de commande d’un etage d’aubes a calage variable pour une turbomachine

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3079870B1 (fr) 2018-04-06 2020-03-20 Safran Aircraft Engines Dispositif de commande d'une rangee annulaire d'aubes a calage variable pour un moteur d'aeronef
IT201900005266A1 (it) * 2019-04-05 2020-10-05 Nuovo Pignone Tecnologie Srl Turbina a vapore con pale statoriche girevoli
FR3100563B1 (fr) * 2019-09-06 2021-08-06 Safran Aircraft Engines Moyeu polysphérique de turbomachine pour pales à calage variable
FR3108370B1 (fr) 2020-03-18 2022-09-09 Safran Aircraft Engines Etage d’aubes a calage variable pour une turbomachine
US11560810B1 (en) 2021-07-20 2023-01-24 Rolls-Royce North American Technologies Inc. Variable vane actuation system and method for gas turbine engine performance management
US11982193B1 (en) 2022-12-30 2024-05-14 Rolls-Royce North American Technologies Inc. Systems and methods for multi-dimensional variable vane stage rigging utilizing adjustable inclined mechanisms
US12000292B1 (en) 2022-12-30 2024-06-04 Rolls-Royce North American Technologies Inc. Systems and methods for multi-dimensional variable vane stage rigging
US11834966B1 (en) 2022-12-30 2023-12-05 Rolls-Royce North American Technologies Inc. Systems and methods for multi-dimensional variable vane stage rigging utilizing adjustable alignment mechanisms
US12000293B1 (en) 2022-12-30 2024-06-04 Rolls-Royce North American Technologies Inc. Systems and methods for multi-dimensional variable vane stage rigging utilizing coupling mechanisms

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2924375A (en) * 1955-05-18 1960-02-09 Gen Electric Positioning device
FR2699595A1 (fr) * 1992-12-23 1994-06-24 Snecma Dispositif de guidage en rotation d'un anneau de commande d'aubes pivotantes.
EP1808579A2 (fr) * 2006-01-17 2007-07-18 General Electric Company Système d'actionnement pour aubes de stator variables
GB2479064A (en) * 2010-03-27 2011-09-28 Rolls Royce Nam Tech Inc Variable vane actuation

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7220098B2 (en) * 2003-05-27 2007-05-22 General Electric Company Wear resistant variable stator vane assemblies
US8297918B2 (en) * 2009-01-06 2012-10-30 General Electric Company Variable position guide vane actuation system and method
FR2963384B1 (fr) * 2010-07-30 2012-08-31 Turbomeca Dispositif de commande d'aubes pivotantes de turbomachine
US8714916B2 (en) * 2010-09-28 2014-05-06 General Electric Company Variable vane assembly for a turbine compressor

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2924375A (en) * 1955-05-18 1960-02-09 Gen Electric Positioning device
FR2699595A1 (fr) * 1992-12-23 1994-06-24 Snecma Dispositif de guidage en rotation d'un anneau de commande d'aubes pivotantes.
EP1808579A2 (fr) * 2006-01-17 2007-07-18 General Electric Company Système d'actionnement pour aubes de stator variables
GB2479064A (en) * 2010-03-27 2011-09-28 Rolls Royce Nam Tech Inc Variable vane actuation

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3119859A1 (fr) 2021-02-15 2022-08-19 Safran Aircraft Engines Anneau de commande d’un etage d’aubes a calage variable pour une turbomachine

Also Published As

Publication number Publication date
CN107835889B (zh) 2021-01-05
US20180371939A1 (en) 2018-12-27
CN107835889A (zh) 2018-03-23
FR3038666B1 (fr) 2017-07-07
FR3038666A1 (fr) 2017-01-13
US10927699B2 (en) 2021-02-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2017006010A1 (fr) Anneau de commande d'aubes à calage variable pour une turbomachine
EP3230602B1 (fr) Anneau de commande d'un étage d'aubes à calage variable pour une turbomachine
FR3071546B1 (fr) Retention axiale de l'arbre de soufflante dans un moteur a turbine a gaz
FR3108370A1 (fr) Etage d’aubes a calage variable pour une turbomachine
CA2639181C (fr) Aube a calage variable de turbomachine
CA2932998C (fr) Compresseur de turbomachine, en particulier de turbopropulseur ou de turboreacteur d'avion
EP3247885B1 (fr) Système de commande d'aubes à calage variable pour une turbomachine
EP3314131B1 (fr) Système de commande d'aubes à calage variable pour une turbomachine
FR3077851A1 (fr) Ensemble de commande d'un etage d'aubes a calage variable pour une turbomachine
FR3072719A1 (fr) Anneau de commande d'un etage d'aubes a calage variable pour une turbomachine
EP3444439B1 (fr) Turbine pour turbomachine comportant des aubes comprenant un pied présentant une forme s'évasant axialement
FR3063102A1 (fr) Aube statorique a angle de calage variable pour une turbomachine d'aeronef
FR3024996A1 (fr) Anneau de commande d'un etage d'aubes a calage variable pour une turbomachine
FR3082227A1 (fr) Dispositif pilote de refroidissement pour une turbine d'une turbomachine
WO2017013326A1 (fr) Étage d'aubes a calage variable pour une turbomachine, turbomachine et procédé de montage associé
FR3029564A1 (fr) Anneau de commande d'un etage d'aubes a calage variable pour une turbomachine
FR3072430B1 (fr) Anneau de commande d'un etage d'aubes a calage variable pour une turbomachine
EP2864594A1 (fr) Soufflante a calage variable par rotation differentielle des disques de soufflante
FR3057907B1 (fr) Ensemble a effet anti-usure pour turboreacteur
FR3119859A1 (fr) Anneau de commande d’un etage d’aubes a calage variable pour une turbomachine
FR3111157A1 (fr) Moteur comprenant un organe d’étanchéité entre deux éléments de rotor
FR3091721A1 (fr) Rotor de turbomachine a masselotte

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16748323

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16748323

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1