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Dispositif de réglage du centrage d'un anneau de synchronisation
de commande d'aubes pivotantes de turbomachine.
Arrière-plan de l'invention
La présente invention se rapporte au domaine général des
dispositifs de réglage du centrage d'un anneau de synchronisation de
commande d'aubes pivotantes de turbomachine sur l'axe de celle-ci.
Dans une turbomachine, il est connu d'utiliser un ou plusieurs
étages d'aubes de stator pour ajuster le flux et la direction d'écoulement
des gaz traversant la section de compression en fonction du régime de
fonctionnement de la turbomachine. Ces étages d'aubes de stator
comportent une pluralité d'aubes (appelées aubes à calage variable) qui
peuvent pivoter autour de leur axe de liaison au stator de manière à
modifier leur angle de calage en fonction du régime de fonctionnement de
la turbomachine.
Les dispositifs connus pour la commande des aubes à calage
variable comportent habituellement un anneau entourant une enveloppe
cylindrique du carter de la turbomachine et une pluralité de leviers ou
biellettes, chaque biellette ayant une première extrémité reliée à l'anneau
de commande par une articulation et une deuxième extrémité montée sur
le pivot d'une aube respective. La modification synchronisée de la position
angulaire des aubes est ainsi réalisée par rotation de l'anneau autour de
l'axe de la turbomachine.
L'anneau de commande des aubes est centré sur l'axe de la
turbomachine. Il est en outre disposé de façon coaxiale à l'enveloppe du
carter de la turbomachine et repose généralement sur celle-ci au moyen
d'une pluralité de patins régulièrement répartis sur toute sa circonférence.
Afin d'améliorer la précision de calage des aubes de stator, il est
nécessaire de chercher à assurer une excellente coaxialité entre l'anneau
de commande et l'enveloppe du carter. Une parfaite coaxialité peut être
obtenue en maintenant un jeu très faible entre les patins et l'enveloppe du
carter. Pour obtenir un très faible jeu, les dispositifs employés pour le
montage des patins sur l'anneau de commande doivent donc permettre de
régler les patins selon une direction radiale.
Les dispositifs de réglage de la coaxialité de l'anneau de
commande utilisent généralement des patins montés sur des tiges filetées
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venant se visser dans l'anneau de commande. On connaît aussi du
document US 5,387,080 des patins dont la position radiale est ajustée à
l'aide d'une vis double montée sur l'anneau et dont les deux portions ont
des angles d'hélice légèrement différents.
Ces dispositifs de réglage des patins dans l'anneau de
commande ne permettent pas d'assurer une immobilisation parfaite de la
tige filetée de réglage des patins pendant toutes les phases de
fonctionnement de la turbomachine. En effet, quand certains patins ne
sont plus en contact avec l'enveloppe du carter, une usure des filets de la
tige de réglage se forme par vibration, ce qui entraîne un déréglage des
patins et par conséquence des vibrations de l'anneau de commande qui
sont particulièrement préjudiciables en terme de précision de calage des
aubes.
Objet et résumé de l'invention
La présente invention a donc pour but principal de pallier de tels
inconvénients en proposant un dispositif de réglage de la coaxialité de
l'anneau de commande qui est simple de conception et fiable pendant
toutes les phases de fonctionnement de la turbomachine.
Ce but est atteint grâce à un dispositif de réglage du centrage
d'un anneau de commande d'aubes pivotantes de turbomachine,
comportant un anneau de commande centré sur un axe longitudinal de la
turbomachine et muni d'une pluralité de trous taraudés s'étendant selon
une direction radiale, et une pluralité de porte-patins comportant chacun
une tige filetée vissée dans l'un des trous taraudés de l'anneau, chaque
porte-patin portant à une extrémité interne un patin destiné à venir en
contact d'une enveloppe cylindrique coaxiale à l'anneau, et dans lequel,
conformément à l'invention, l'anneau de commande comporte en outre
une pluralité de fentes s'étendant selon une direction tangentielle et
traversant radialement l'anneau, chaque fente communiquant avec l'un
des trous taraudés de l'anneau, et le dispositif comporte des moyens de
pincement selon une direction longitudinale de chacune des fentes de
façon assurer un blocage en position des porte-patins.
Le réglage des patins selon la direction radiale est réalisé en
vissant plus ou moins la tige filetée dans l'anneau de commande. Une fois
le bon réglage effectué, la tige du porte-patin est bloquée en position par
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pincement de la fente selon une direction longitudinale. Ainsi, ce dispositif
de réglage comporte peu de pièces, ce qui le rend simple de conception,
et permet d'assurer un blocage fiable des patins quelque soit la phase de
fonctionnement de la turbomachine.
Selon un mode préféré de réalisation de l'invention, l'anneau de
commande comporte en outre une pluralité d'orifices s'étendant selon une
direction longitudinale, chaque orifice communiquant avec l'une des fentes
de l'anneau, et le dispositif comporte une pluralité de systèmes de
boulonnages vissés chacun dans l'un des orifices de l'anneau de façon à
réaliser un pincement selon une direction longitudinale de la fente
correspondante.
Avantageusement, chaque fente débouche à l'une de ses
extrémités tangentielles dans l'un des trous taraudés de l'anneau de
commande. Dans ce cas, chaque fente peut déboucher à son extrémité
tangentielle opposée au trou taraudé dans un passage lisse traversant
radialement l'anneau de commande.
L'invention a également pour objet une turbomachine
comportant au moins un dispositif de réglage du centrage d'un anneau de
commande d'aubes pivotantes tel que défini précédemment.
Brève description des dessins
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention
ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins
annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout
caractère limitatif. Sur les figures :
- la figure 1 représente schématiquement un étage d'aubes
pivotantes à anneau de commande ;
- la figure 2 est vue en perspective et du dispositif de réglage
selon l'invention avant son assemblage ;
- la figure 3 est une vue en perspective du dispositif de la figure
2 après son assemblage ; et
- les figures 4 et 5 sont des vues en coupe du dispositif de la
figure 3, respectivement selon un plan longitudinal et un plan radial.
Description détaillée d'un mode de réalisation
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La figure 1 représente partiellement un compresseur de
turbomachine. Le compresseur comporte une enveloppe de stator 10 qui
est centrée sur l'axe longitudinal X-X de la turbomachine et qui entoure un
rotor 12 de manière à définir avec celui-ci une veine annulaire 14 pour
l'écoulement des gaz.
Le compresseur comporte en outre une pluralité d'aubes qui
forment plusieurs étages dans la veine d'écoulement 14. Certains de ces
étages sont formés d'aubes à calage variable 16. Ces aubes 16 sont
pivotantes autour d'un axe radial 18 qui traverse l'enveloppe de stator 10.
Chaque axe (ou pivot) 18 des aubes à calage variable 16 est
relié à une extrémité d'une biellette ou levier de commande 20 par
l'intermédiaire d'un embout 22. L'autre extrémité des biellettes 20 est
articulée autour de tourillons 24 disposés radialement sur un anneau de
commande 26. Ce dernier entoure une enveloppe cylindrique 28 du carter
de la turbomachine qui est centrée sur l'axe longitudinal X-X de celle-ci.
L'anneau de commande 26 et l'enveloppe cylindrique 28 sont disposés de
façon concentrique l'un par rapport à l'autre.
L'invention vise un dispositif permettant de régler le centrage de
l'anneau de commande 26 par rapport à l'axe longitudinal X-X de la
turbomachine. Plus précisément, un tel dispositif est capable de maintenir
un espacement radial fixe entre l'anneau de commande 26 et l'enveloppe
cylindrique 28 du carter de la turbomachine.
Comme illustré sur les figures 2 à 5, le dispositif de réglage du
centrage de l'anneau de commande 26 selon l'invention comporte
notamment une pluralité de patins 30 destinés à venir en contact de
l'enveloppe cylindrique 28 du carter de la turbomachine.
Les patins 30 sont régulièrement répartis sur toute la
circonférence de l'anneau de commande 26 et sont par exemple disposés
entre deux tourillons 24 adjacents (figure 1).
Chaque patin 30 est solidaire d'une extrémité interne d'un
porte-patin 32 sur laquelle il est par exemple serti. Chaque porte-patin 32
se compose d'une tige filetée 34 qui est vissée dans un trou taraudé 36
traversant l'anneau de commande 26 de part en part et s'étendant selon
une direction radiale par rapport à celui-ci. Une fois vissée dans l'anneau
de commande, la tige 34 des porte-patins 32 dépasse radialement par
rapport à l'anneau (figures 3 et 5).
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Selon l'invention, l'anneau de commande 26 comporte en outre
une pluralité de fentes 38 qui s'étendent selon une direction tangentielle
(ou circonférentielle) de l'anneau et qui traversent radialement l'anneau de
part en part. Par ailleurs, chaque fente 38 communique avec l'un des trous
5 taraudés 36 de l'anneau.
Sur l'exemple de réalisation des figures 2 à 5, la communication
entre les fentes et les trous taraudés de l'anneau de commande est
réalisée par le fait que chaque fente 38 débouche à l'une de ses
extrémités tangentielles dans le trou taraudé 36 correspondant de
l'anneau.
Le dispositif de réglage du centrage de l'anneau de commande
26 selon l'invention comporte en outre des moyens de pincement selon
une direction longitudinale de chacune des fentes 38 de façon assurer un
blocage en position des porte-patins 32.
Pour ce faire, l'anneau de commande 26 comporte une pluralité
d'orifices 40 (par exemple lisses) s'étendant selon une direction
longitudinale (c'est-à-dire parallèlement à l'axe longitudinal X-X de la
turbomachine) et communiquant chacun avec l'une des fentes 38 de
l'anneau.
Sur l'exemple de réalisation des figures 2 à 5, la communication
entre les fentes et les orifices de l'anneau de commande est réalisée par le
fait que, comme représenté sur la figure 4, chaque orifice 40 traverse
l'une des fentes 38 de part en part et de façon sensiblement
perpendiculaire à celle-ci.
Le dispositif comporte également une pluralité de systèmes de
boulonnages 42 qui sont vissés chacun dans l'un des orifices 40 de
l'anneau, chaque système de boulonnage 42 se composant d'une vis 42a
et d'un écrou de serrage 42b.
Par serrage de l'écrou 42b sur la vis 42a vissée dans l'un des
orifices 40, il est réalisé un pincement selon une direction longitudinale de
la fente correspondante 38 (en d'autres termes, la fente 38 a tendance à
se déformer comme représenté par les flèches sur la figure 4). Un tel
pincement de la fente permet ainsi d'assurer un blocage en position du
porte-patin correspondant 32. Avec ce type de dispositif, il n'est ainsi pas
nécessaire de prévoir un écrou serré sur l'extrémité libre de la tige filetée.
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On notera que, plus l'orifice 40 dans lequel est vissée la vis 42a
est situé (selon une direction tangentielle) proche du trou taraudé 36 dans
lequel est vissée la tige filetée 34 du porte-patin correspondant, plus
l'effet de pincement, et donc le blocage en position du porte-patin, est
important.
On notera également que chaque fente 38 peut déboucher à
son extrémité tangentielle opposée au trou taraudé 36 de passage de la
tige filetée 34 dans un passage lisse 44 traversant radialement l'anneau de
commande 26 de part en part. Le rôle de ces passages lisses 44 est de
permettre l'usinage des fentes 38 (en effet, l'outil d'usinage des fentes
doit pouvoir déboucher aux deux extrémités tangentielles des fentes).
Le réglage de la position radiale de chaque patin 30 par rapport
à l'enveloppe cylindrique 28 s'effectue en vissant plus ou moins la tige
filetée 34 du porte-patin 32 dans le trou taraudé 36 correspondant de
l'anneau de commande 26. Lorsque la position optimale du patin 30 est
obtenue, la vis 42a est vissée dans l'orifice correspondant 40 et l'écrou
42b est serré sur l'extrémité libre de celle-ci de façon à bloquer par
pincement dans sa position optimale le porte-patin 32. En réalisant cet
ajustement pour chaque patin monté sur l'anneau de commande, il est
alors possible de centrer ce dernier sur l'axe longitudinal X-X de la
turbomachine.
