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Patent 3238900 Summary

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Claims and Abstract availability

Any discrepancies in the text and image of the Claims and Abstract are due to differing posting times. Text of the Claims and Abstract are posted:

  • At the time the application is open to public inspection;
  • At the time of issue of the patent (grant).
(12) Patent Application: (11) CA 3238900
(54) English Title: DISPOSITIF DE COMMANDE D'UN SYSTEME DE GUIDAGE DU FLUX D'AIR, NOTAMMENT DANS UNE TURBOMACHINE D'AERONEF
(54) French Title: CONTROL DEVICE FOR CONTROLLING AN AIRFLOW GUIDING SYSTEM, IN PARTICULAR IN AN AIRCRAFT TURBINE ENGINE
Status: Application Compliant
Bibliographic Data
(51) International Patent Classification (IPC):
  • F01D 17/16 (2006.01)
  • F01D 17/20 (2006.01)
  • F04D 29/56 (2006.01)
(72) Inventors :
  • JAVOY, THIBAUT MAXIME (France)
  • BAUCHEFF, CHRISTOPHE BORIS (France)
(73) Owners :
  • SAFRAN HELICOPTER ENGINES
(71) Applicants :
  • SAFRAN HELICOPTER ENGINES (France)
(74) Agent: ROBIC AGENCE PI S.E.C./ROBIC IP AGENCY LP
(74) Associate agent:
(45) Issued:
(86) PCT Filing Date: 2022-12-02
(87) Open to Public Inspection: 2023-06-15
Availability of licence: N/A
Dedicated to the Public: N/A
(25) Language of filing: French

Patent Cooperation Treaty (PCT): Yes
(86) PCT Filing Number: PCT/FR2022/052231
(87) International Publication Number: WO 2023105143
(85) National Entry: 2024-05-22

(30) Application Priority Data:
Application No. Country/Territory Date
FR2113090 (France) 2021-12-07

Abstracts

English Abstract

The invention relates to a control device (30) for controlling an airflow guiding system (20), comprising: - at least one vane (21) that is rotatable on a shaft (21a) of the vane between a first angle and a second angle; - an actuator (31) comprising a body (32) inside which a piston (32a) is translatably mounted, the piston being rigidly connected to a drive rod (33); - a control rod (34) comprising a downstream end (34a) that is connected to the shaft (21a) of the vane, the actuator (31) being configured to drive the piston (32a) between a first end position (P1') and a second end position (P2') of a nominal operating range and the downstream end (34a) of the control rod (34) between a first end position (P1) and a second end position (P2) of a nominal operating range in which the vane (21) is movable between a first angle and a second angle, the device being characterised in that it comprises a drive mechanism (40) that connects an upstream end (33a) of the drive rod (33) to an upstream end (34b) of the control rod (34), which is opposite the downstream end (34a), and in that the drive mechanism (40) is configured so that, in the event of the control device failing, it places the downstream end (34a) of the control rod (34) in a safety position (PS) located between the first end position (P1) and a second end position (P2) of the nominal operating range and in which the vane (21) is oriented at a safety pitch angle between the first angle and the second angle.


French Abstract

Dispositif (30) de commande d'un système de guidage du flux d'air (20) comprenant : - au moins une aube (21) mobile en rotation autour d'un axe (21a) de l'aube entre un premier angle et un deuxième angle, - un actionneur (31) comprenant un corps (32) à l'intérieur duquel est monté en translation un piston (32a) solidaire d'une tige d'actionnement (33), - une tige de commande (34) comprenant une extrémité aval (34a) reliée à l'axe (21a) de l'aube, l'actionneur (31) étant configuré pour entraîner en déplacement le piston (32a) entre une première position extrême (P1') et une deuxième position extrême (P2') d'une plage nominale de fonctionnement et l'extrémité aval (34a) de la tige de commande (34) entre une première position extrême (P1) et une deuxième position extrême (P2) d'une plage nominale de fonctionnement dans laquelle l'aube (21) est mobile entre un premier angle et un deuxième angle, le dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend un mécanisme d'entrainement (40) reliant une extrémité amont (33a) de la tige d'actionnement (33) à une extrémité amont (34b) de la tige de commande (34), opposée à l'extrémité aval (34a),et en ce que le mécanisme d'entrainement (40) est configuré pour, en cas de panne du dispositif de commande, amener l'extrémité aval (34a) de la tige de commande (34) dans une position de sécurité (PS) située entre la première position extrême (P1) et une deuxième position extrême (P2) de la plage nominale de fonctionnement et dans laquelle l'aube (21) est orientée d'un angle de calage sécuritaire compris entre le premier angle et le deuxième angle.

Claims

Note: Claims are shown in the official language in which they were submitted.


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REVENDICATIONS
1. Un dispositif de commande d'un système de guidage du flux
d'air comprenant :
- au moins une aube mobile en rotation autour d'un axe de l'aube entre un
premier angle et un deuxième angle,
- un actionneur comprenant un corps à l'intérieur duquel est monté en
translation un piston solidaire d'une tige d'actionnement,
- une tige de commande montée en translation dans la tige d'actionnement
et comprenant une extrémité aval reliée à l'axe de l'aube, l'actionneur
étant configuré pour entrainer en déplacement le piston entre une première
position extrême et une deuxième position extrême d'une plage nominale
de fonctionnement et l'extrémité aval de la tige de commande entre une
première position extrême et une deuxième position extrême d'une plage
nominale de fonctionnement dans laquelle l'aube est mobile entre un
premier angle et un deuxième angle, le dispositif comprenant un
mécanisme d'entrainement reliant une extrémité amont de la tige
d'actionnement à une extrémité amont de la tige de commande, opposée à
l'extrémité aval, dans lequel l'actionneur est configuré pour, en cas de
panne du dispositif de commande, effectuer une surcourse du piston dans
une position de sécurité située au-delà de la deuxième position extrême du
piston et dans lequel, lors de la surcourse du piston dans la position de
sécurité, le mécanisme d'entrainement étant configuré pour amener
l'extrémité aval de la tige de commande dans une position de sécurité
située entre la première position extrême et une deuxième position extrême
de la plage nominale de fonctionnement et dans laquelle l'aube est orientée
d'un angle de calage sécuritaire compris entre le premier angle et le
deuxième angle.
2. Le
dispositif selon la revendication 1, dans lequel le
mécanisme d'entrainement comprend un premier organe de liaison
comprenant une première extrémité solidaire de l'extrémité amont de la
tige d'actionnement et une deuxième extrémité reliée à la tige de
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commande par l'intermédiaire d'un deuxième organe de liaison.
3. Le dispositif selon la revendication 2, dans lequel le deuxième
organe de liaison comprend une première extrémité articulée par rapport à
la deuxième extrémité libre amont de la tige de commande, et une
deuxième extrémité articulée par rapport à la deuxième extrémité du
premier organe de liaison.
4. Le dispositif selon la revendication 2 ou 3, dans lequel le
mécanisme d'entrainement comprend en outre un carter de guidage fixé
sur le corps du vérin et comprenant au moins un rail de guidage coopérant
avec au moins un pion de guidage porté par le deuxième organe de guidage.
5. Le dispositif selon la revendication 4, dans lequel le rail de
guidage comprend une portion principale rectiligne, sensiblement
parallèle à l'axe de la turbomachine et une partie d'extrémité de forme
courbe, ledit pion de guidage se trouvant dans une position de recueil à
l'intérieur de ladite partie d'extrémité dans la position de sécurité de la
tige de commande.
6. Le dispositif selon la revendication 4 ou 5, dans lequel le
carter de guidage comprend deux rails de guidage opposés coopérant
chacun avec un roulement porté par le deuxième organe de liaison.
7. Le dispositif
selon l'une quelconque des revendications 2 à 6,
dans lequel la deuxième extrémité de la tige de commande articulée par rapport
à la
première extrémité du deuxième organe de liaison est située en amont de 1'
extrémité
amont de la tige d'actionnement solidaire du premier organe de liaison.
8. Le dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 6,
dans lequel la deuxième extrémité amont de la tige de commande articulée
par rapport à la première extrémité du deuxième organe de liaison est située
en aval de
l'extrémité amont de la tige d'actionnement solidaire du premier organe
de liaison.
9. Le dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8,
dans lequel la tige d'actionnement est tubulaire et est traversée axialement
par la tige de commande, cette dernière étant configurée pour pouvoir se
déplacer à l'intérieur de la tige d'actionnement.
Date reçue/Date received 2024-05-24

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10. Une turbomachine
d'aéronef comprenant, d'amont en aval
dans le sens d'écoulement du flux d'air, une manche d'entrée recevant de
l'air, un compresseur centrifuge, une chambre de combustion annulaire,
située en aval du compresseur, une turbine de puissance haute pression
destinée à entrainer en rotation le compresseur, une turbine de sortie
destinée à entrainer en rotation un arbre de sortie, un système de guidage
du flux d'air positionné en amont du compresseur et un dispositif de
commande dudit système de guidage du flux d'air selon l'une quelconque
des revendications 1 à 9.
11. Un hélicoptère mono-
moteur comprenant une turbomachine
selon la revendication 10.
Date reçue/Date received 2024-05-24

Description

Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.


1
DESCRIPTION
TITRE : Dispositif de commande d'un système de guidage du
flux d'air, notamment dans une turbomachine d'aéronef
Domaine technique de l'invention
La présente invention concerne le domaine des aéronefs, et
notamment des turbomachines d'aéronefs.
Plus particulièrement, l'invention concerne la commande de la
position d'éléments de guidage d'un flux d'air.
Etat de la technique antérieure
De manière générale, une turbomachine comprend un
compresseur, une chambre à combustion située en sortie dudit
compresseur, une turbine haute pression destinée à entrainer en rotation
le compresseur et une turbine basse pression destinée à entrainer en
rotation les pales de l'aéronef.
La turbomachine comprend en outre un système de guidage du
flux d'air, dit inlet guide vanes , d'acronyme IGV en termes
anglo-saxons comprenant une pluralité d'ailettes ou aubes directrices
d'entrée à calage variable, positionnées en amont du compresseur et
permettant d'améliorer le rendement du compresseur, et ainsi le cycle
thermodynamique du moteur en régime de croisière. Un tel système
contribue à la réduction de la consommation de carburant de l'aéronef.
Par calage variable , on entend la synchronisation de la
position angulaire de l'ensemble des aubes d'un même étage par
l'intermédiaire d'un anneau ou couronne de commande solidaire de
l'ensemble des aubes. Chaque aube est reliée à l'anneau de commande
par une biellette de commande.
Il est connu de commander la position des aubes par un système
de vérin fixé sur un carter et comprenant un piston déplaçable dans une
chambre de vérin entre deux positions extrêmes d'une plage nominale
de fonctionnement du moteur, le piston étant relié à la couronne de
commande par une tige de commande. Lors du mouvement du piston
entre la première position extrême et la deuxième position extrême, les
aubes sont mobiles de manière continue entre un premier angle et un
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deuxième angle.
La commande du déplacement du piston est généralement
réalisée par un répartiteur de fluide, par exemple d'huile lors d'une
commande hydraulique.
En cas de panne d'un élément de la cinématique de la commande
des aubes, la position du piston et ainsi de l'angle de calage des aubes
peuvent ne plus être connus.
Il est proposé dans la demande de brevet FR2011526 du 10
novembre 2020 de modifier la cinématique de la commande des aubes
afin d'atteindre une position de sécurité située au-delà d'une position
extrême de la plage nominale de fonctionnement et d'orienter l'aube
d'un angle de calage sécuritaire situé dans la plage nominale de
fonctionnement.
Toutefois, en cas de maintenance du système de commande des
aubes, il serait nécessaire de renvoyer l'ensemble du moteur en
maintenance, ce qui augmenterait fortement le cout par heure de vol du
moteur.
Il existe un besoin de connaitre la position du piston et ainsi de
l'angle de calage des aubes, à n'importe quel moment, et ce de manière
fiable, sans impacter le cout de maintenance du moteur.
Exposé de l'invention
La présente invention a donc pour but de palier les inconvénients
des dispositifs de commande des systèmes de guidage du flux d'air
précités.
L'objectif de l'invention est d'améliorer la sécurité en cas de
panne d'un élément de la cinématique de la commande des aubes et de
réduire les coûts de maintenance en cas de défaillance du dispositif de
commande.
L'invention a pour objet un dispositif de commande d'un
système de guidage du flux d'air comprenant :
- au moins une aube mobile en rotation autour d'un axe de l'aube entre
un premier angle et un deuxième angle,
- un actionneur comprenant un corps à l'intérieur duquel est monté en
translation un piston solidaire d'une tige d'actionnement, et
- une tige de commande comprenant une extrémité aval reliée à l'axe de
l'aube.
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L'actionneur est configuré pour entrainer en déplacement le
piston entre une première position extrême et une deuxième position
extrême d'une plage nominale de fonctionnement dans laquelle l'aube
est mobile entre un premier angle et un deuxième angle.
L'actionneur est également configuré pour entrainer en
déplacement l'extrémité aval de la tige de commande entre une première
position extrême et une deuxième position extrême de la plage nominale
de fonctionnement.
Le dispositif de commande comprend un mécanisme
d'entrainement reliant une extrémité amont de la tige d'actionnement à
une extrémité amont de la tige de commande, opposée à l'extrémité aval.
Le mécanisme d'entrainement est configuré pour, en cas de
panne du dispositif de commande, amener l'extrémité aval de la tige de
commande dans une position de sécurité située entre la première
position extrême et une deuxième position extrême de la plage nominale
de fonctionnement et dans laquelle l'aube est orientée d'un angle de
calage sécuritaire compris entre le premier angle et le deuxième angle.
En d'autres termes, en cas de panne du dispositif de commande,
l'actionneur est configuré pour effectuer une surcourse du piston dans
une position de sécurité située au-delà de ladite deuxième position
extrême du piston dans laquelle l'aube est orientée d'un angle de calage
sécuritaire compris entre le premier angle et le deuxième angle.
La surcourse du piston assure le déplacement dans une position
de sécurité de l'extrémité aval de la tige de commande.
Le mécanisme d'entrainement est ainsi intégré directement entre
la liaison de la tige de commande et de la tige d'actionnement, ce qui
permet d'améliorer son accessibilité en cas de maintenance.
Avantageusement, le mécanisme d'entrainement comprend un
premier organe de liaison comprenant une première extrémité solidaire
de l'extrémité amont de la tige d'actionnement et une deuxième
extrémité reliée à la tige de commande par l'intermédiaire d'un
deuxième organe de liaison.
Par exemple, le deuxième organe de liaison comprend une
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première extrémité articulée par rapport à la deuxième extrémité libre
amont de la tige de commande, et une deuxième extrémité articulée par
rapport à la deuxième extrémité du premier organe de liaison.
Le mécanisme d'entrainement peut comprendre en outre un
carter de guidage fixé sur le corps du vérin et comprenant au moins un
rail de guidage coopérant avec au moins un pion de guidage porté par
le deuxième organe de liaison.
En variante, on pourrait prévoir deux rails de guidage coopérant
avec un ou deux pions de guidage portés par le deuxième organe de
liaison.
Avantageusement, le rail de guidage comprend une portion
principale rectiligne, sensiblement parallèle à l'axe de la turbomachine
et une partie d'extrémité de forme courbe, ledit pion de guidage se
trouvant dans une position de recueil à l'intérieur de ladite partie
d'extrémité dans la position de sécurité de la tige de commande.
Ainsi, lors du fonctionnement normal du compresseur, la tige du
vérin et ainsi la tige de commande est mobile en translation dans la
chambre du vérin entre les deux positions extrêmes de la plage nominale
de fonctionnement de la turbomachine.
Selon un mode de réalisation, le carter de guidage comprend
deux rails de guidage opposés coopérant chacun avec un roulement porté
par le deuxième organe de liaison.
L'utilisation de roulements permet d'améliorer la fiabilité, et
notamment la limitation à l'usure du déplacement dudit deuxième
organe de liaison.
Selon un mode de réalisation, la deuxième extrémité de la tige
de commande articulée par rapport à la première extrémité du deuxième
organe de liaison est située en amont de l'extrémité de la tige
d'actionnement solidaire du premier organe de liaison.
En d'autres termes, la fixation du premier organe de liaison à la
tige d'actionnement est située en aval de l'extrémité amont de la tige
de commande.
Selon un mode de réalisation, la deuxième extrémité amont de
la tige de commande articulée par rapport à la première extrémité du
deuxième organe de liaison est située en aval de l'extrémité amont de
la tige d'actionnement solidaire du premier organe de liaison.
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En d'autres termes, la fixation du premier organe de liaison à la
tige d'actionnement est située en amont de l'extrémité amont de la tige
de commande.
Par exemple, la tige d'actionnement est tubulaire et est traversée
axialement par la tige de commande, cette dernière étant configurée
pour pouvoir se déplacer à l'intérieur de la tige d'actionnement.
Selon un autre aspect, l'invention concerne une turbomachine
d'aéronef comprenant, d'amont en aval dans le sens d'écoulement du
flux d'air, une manche d'entrée recevant de l'air, un compresseur
centrifuge, une chambre de combustion annulaire, située en aval du
compresseur, une turbine de puissance haute pression destinée à
entrainer en rotation le compresseur, une turbine de sortie destinée à
entrainer en rotation un arbre de sortie, un système de guidage du flux
d'air positionné en amont du compresseur et un dispositif de commande
dudit système de guidage du flux d'air tel que décrit précédemment.
Selon un autre aspect, l'invention concerne un hélicoptère
mono-moteur comprenant une turbomachine telle que définie
précédemment.
Brève description des dessins
D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention
apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement
à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins indexés
sur lesquels :
D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention
apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement
à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins indexés
sur lesquels :
[Fig 1] illustre très schématiquement une vue en coupe d'une
turbomachine d'aéronef comprenant un dispositif de commande d'un
système de guidage du flux d'air selon l'invention ;
[Fig 2] représente le dispositif de commande de la figure 1 ;
[Fig 3A1,
[Fig 3l31,
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[Fig 3C1 représentent schématiquement trois positions du
dispositif de commande et de l'aube principale du système de guidage
de flux de la figure 2 ;
[Fig 4A],
[Fig 4I31,
[Fig 4C] représentent schématiquement trois positions d'un
dispositif de commande selon un autre mode de réalisation de
l'invention ; et
[Fig 5] représente le dispositif de commande selon un autre
mode de réalisation de l'invention.
Exposé détaillé d'au moins un mode de réalisation
Dans la suite de la description, les termes amont et aval
sont définis par rapport au sens de circulation de l'air dans la
turbomachine.
Sur la figure 1 est représentée très schématiquement une coupe
axiale d'une turbomachine 10, d'axe central X-X' qui correspond à l'axe
d'un arbre de puissance (ou arbre basse pression) de la turbomachine.
La turbomachine peut équiper, à titre d'exemple non limitatif, les
hélicoptères mono-moteur.
La turbomachine 10 comprend, d'amont en aval dans le sens
d'écoulement du flux d'air, une manche d'entrée 11 recevant de l'air,
un compresseur centrifuge 12, par exemple à un ou deux étages,
configuré pour aspirer le flux d'air F. La turbomachine 10 comprend en
outre une chambre de combustion annulaire 13, par exemple à flux
inversé, située en aval du compresseur 12, une turbine de puissance
haute pression 14 destinée à entraîner en rotation le compresseur 12 par
un arbre haute pression 15 et une turbine de sortie 16, par exemple, à
seul étage, destinée à entraîner en rotation un arbre de sortie 17 par
l'intermédiaire d'un arbre basse pression 18, coaxial à l'arbre haute
pression 15, et un système de réduction 19.
L'arbre de sortie 17 est relié aux pales de l'aéronef.
La turbomachine 10 comprend en outre un système de guidage
du flux d'air 20, dit inlet guide vanes , d'acronyme IGV en
termes anglo-saxons comprenant une pluralité d'ailettes ou aubes
directrices à calage variable 21, positionnées en amont du compresseur
12.
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De façon connue, par exemple à l'aide d'un anneau de
synchronisation relié à des leviers de commande du calage de
l'ensemble des aubes 21, la pluralité d'aubes à calage variable 21
comprend une aube principale commandée en rotation autour de son axe
21a, et une pluralité d'aubes secondaires dont le mouvement est
synchronisé sur le mouvement de l'aube principale.
L'aubage constitué des aubes 21 est dit statorique , c'est-à-
dire que chaque aube est mobile en rotation autour de son propre axe de
rotation.
L'axe de rotation 21a de chaque aube 21 est ici perpendiculaire
par rapport à l'axe central X-X' de la turbomachine 10.
La turbomachine 10 comprend en outre un dispositif 30 de
commande du système de guidage du flux d'air 20.
Le dispositif de commande 30 du système de flux d'air 20
comprend un actionneur 31 et une tige de commande 34 reliée par sa
première extrémité 34a à un levier de commande 35 d'une aube
principale la pluralité d'aubes à calage variable 21.
Par aubes à calage variable , on entend la synchronisation de
la position de l'ensemble des aubes secondaires par rapport à une aube
principale.
La tige de commande 34 est entraînée en translation par ledit
actionneur 31 par l'intermédiaire d'un mécanisme d'entrainement 40.
L'actionneur 31 peut être, de manière nullement limitative, un
vérin comprenant un corps 32 fixé sur un carter (non référencé) et
délimitant une chambre cylindrique 32a à l'intérieur de laquelle est
monté en translation un piston 32a solidaire d'une tige tubulaire de
vérin 33 ou tige d'actionnement.
La tige tubulaire de vérin 33 comporte une extrémité amont 33a
reliée à une deuxième extrémité amont 34b de la tige de commande 34,
opposée à la première extrémité aval 34a reliée à l'aube 21, par
l'intermédiaire du mécanisme d'entrainement 40.
La tige de commande 34 est montée en translation dans la tige
tubulaire de vérin 33.
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La tige de commande 34 est reliée à l'axe de l'aube principale
21 par le levier de commande 35 articulé par rapport à la première
extrémité libre 34a de la tige de commande 34 opposée à l'extrémité
34b reliée à l'actionneur 31. Le levier de commande 35 ne sera pas
davantage décrit dans la suite de la description.
Le corps 32 du vérin peut comporter deux orifices (non
représentés) débouchants dans la chambre pour l'entrée et la sortie d'un
fluide, destinés à faire coulisser le piston à l'intérieur dudit corps de
vérin selon un axe de déplacement sensiblement parallèle à l'axe central
X-X' de la turbomachine 10.
Par exemple, la chambre du vérin est alimentée en fluide, par
exemple de l'huile, par une source d'énergie externe acheminant le
fluide dans la chambre du vérin via le premier orifice. Sous l'effet de
la pression exercée par le fluide sur la face arrière du piston, celui-ci
se déplace axialement le long de l'axe de déplacement X-X',
conjointement avec la tige de commande 34.
La source d'énergie externe peut être un système hydraulique de
commande comprenant un répartiteur ou servo valve configuré pour
répartir le fluide dans la chambre du vérin. En fonction de la servo
valve, il est possible de connaître la course du piston.
Le piston du vérin 32a, et ainsi la tige de commande 34 est
mobile en translation dans la chambre du vérin entre deux positions
extrêmes P1', P2' ; Pl, P2 d'une plage nominale de fonctionnement de
la turbomachine. Lors du mouvement de la tige de vérin 33 entre la
première position extrême P1' et la deuxième position extrême P2',
l'aube principale 21 est mobile de manière continue entre un premier
angle et un deuxième angle définis respectivement entre l'aube
principale 21 et l'axe horizontal parallèle à l'axe de déplacement X-X'.
Le dispositif de commande 30 est configuré pour guider le piston
33, et ainsi la tige de commande 34 vers une position de sécurité PS',
PS dans laquelle la course du piston est connue, et ainsi l'angle
d'ouverture des aubes 21.
La position de sécurité PS', PS correspond à une position
d'ouverture des aubes dans laquelle la turbomachine peut
fonctionnement de manière sécuritaire. L'aube principale 21a est
déplacée vers un angle sécuritaire compris entre le premier et deuxième
Date reçue/Date received 2024-05-24

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angles du fonctionnement nominal.
La position de sécurité P'S de la tige de vérin 33 est éloignée
d'une des positions Pr, P2' de la plage nominale de fonctionnement.
La tige de vérin 33 est configurée pour effectuer une surcourse
au-delà d'une de ses positions extrêmes P2'.
Tel qu'illustré sur la figure 2, le mécanisme d'entrainement 40
comprend un premier organe de liaison 42 comprenant une première
extrémité 42a solidaire de l'extrémité amont 33a de la tige tubulaire de
vérin 33 et une deuxième extrémité 42b reliée à la tige de commande 34
par l'intermédiaire d'un deuxième organe de liaison 44.
Le deuxième organe de liaison 44 ou bielle comprend une
première extrémité 44a articulée par rapport à la deuxième extrémité
libre 34b de la tige de commande 34, et une deuxième extrémité 44b
articulée par rapport à la deuxième extrémité 42b du premier organe de
liaison 42.
Le premier et le deuxième organes de liaison 42, 44 sont deux
pièces distinctes reliées entre elles par une liaison pivot.
Tel qu'illustré sur la figure 2, la deuxième extrémité 34b de la
tige de commande 34 articulée par rapport à la première extrémité 44a
du deuxième organe de liaison 44 est située en amont de l'extrémité 33a
de la tige tubulaire de vérin 33 solidaire du premier organe de liaison
42. En d'autres termes, la fixation du premier organe de liaison 42 à la
tige tubulaire de vérin 33 est située en aval de l'extrémité amont 34h de
la tige de commande 34.
Tel qu'illustré sur la figure 2, le mécanisme d'entrainement 40
comprend en outre un carter 46 de guidage fixé sur le corps 32 du vérin
et comprenant un rail de guidage 47 coopérant avec un pion de guidage
44c porté par le deuxième organe de guidage 44. En variante, on pourrait
prévoir deux rails de guidage coopérant avec un ou deux pions de
guidage portés par le deuxième organe de liaison 44.
Le rail de guidage 47 comprend une portion principale 47a
rectiligne, sensiblement parallèle à l'axe X-X' de la turbomachine et
une partie d'extrémité 47b à une extrémité dudit rail.
Date reçue/Date received 2024-05-24

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La partie d'extrémité 47b présente ici une forme courbe.
Ainsi, lors du fonctionnement normal du compresseur, la tige de
vérin 33 et ainsi la tige de commande 34 est mobile en translation dans
la chambre du vérin entre les deux positions extrêmes Pl', P2' ; Pl, P2
de la plage nominale de fonctionnement de la turbomachine.
La position extrême Pl', P2' de la tige de vérin 33 est définie
par le vérin. En effet, de manière connue en soi, tout vérin possède des
butées internes qui définissent la course du piston dans le corps du
vérin. Ainsi, la partie d'extrémité 47b ne sert pas de butée avant une
butée du vérin, au risque d'endommager un élément du mécanisme
d'entrainement 40.
Le mécanisme d'entraînement 40 est configuré pour amener la
tige de commande 34 dans une position de sécurité PS en cas de panne
du dispositif de commande 30. La position de sécurité PS de la tige de
commande 34 est située entre les deux positions extrêmes Pl, P2 de la
tige de commande 34 en fonctionnement nominal. Le pion de guidage
44c se trouve dans une position de recueil à l'intérieur de ladite partie
d'extrémité 47b dans la position de sécurité PS de la tige de commande
34.
Le mécanisme d'entraînement 40 est intégré directement entre
la liaison de la tige de commande et de la tige du vérin, ce qui permet
d'améliorer son accessibilité en cas de maintenance.
La tige de commande 34 est configurée pour se déplacer en
translation selon l'axe de déplacement X-X' et selon un axe
perpendiculaire audit axe de déplacement X-X' lors du mouvement de
la tige de vérin 33. Ainsi, la tige de commande 34 a deux degrés de
liberté.
Le déplacement de la tige de commande 34 est illustré sur les
figures 3A, 3B et 3C.
La figure 3A représente la première position extrême Pl de
l'extrémité libre de la tige de commande 34 lorsque la tige de vérin 33
est dans la première position extrême Pl' de la plage nominale de
fonctionnement de la turbomachine 10. Dans la première position
extrême Pl de la tige de commande 34, l'aube principale 21 est ouverte
d'un premier angle (non représenté), par exemple compris entre 45 et
75 , par exemple supérieur ou égal à 60 .
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La figure 3B représente la deuxième position extrême P2 de
l'extrémité libre de la tige de commande 34 lorsque la tige de vérin 33
est dans la deuxième position extrême P2' de la plage nominale de
fonctionnement de la turbomachine 10.
Lors du déplacement de la tige de vérin 33 de la première
position extrême P1' vers la deuxième position extrême P2' de la plage
de fonctionnement nominal, le mécanisme d'entrainement 40 est guidé
en translation dans le rail de guidage 47, notamment sur sa portion
principale 47a.
Lors du déplacement de la tige de commande 34 de la première
position extrême P1 vers la deuxième position extrême P2, l'aube
principale 21 est mobile progressivement du premier angle vers un
deuxième angle (non représenté) par exemple égal à 0 . Le flux
d'écoulement est maximal dans cette deuxième position extrême P2.
La figure 3C représente la position de sécurité PS de l'extrémité
libre de la tige de commande 34 lorsque la tige de vérin 33 effectue une
surcourse ou s'étend au-delà de la deuxième position P2 extrême de la
plage nominale de fonctionnement de la turbomachine 10.
Lors du déplacement de la tige de vérin 33 de la première
position extrême P1' vers la deuxième position extrême P2' de la plage
de fonctionnement nominal, le mécanisme d'entraînement 40 est guidé
en translation dans le rail de guidage 47 vers la partie d'extrémité 47b.
Le deuxième organe de liaison 44 effectue alors un mouvement de
rotation autour de sa deuxième extrémité 44a articulée par rapport à
l'extrémité amont 34b de la tige de commande 34. C'est la surcourse du
vérin 32a qui assure le déplacement en position de sécurité de la tige de
commande 34.
Lors du déplacement de la tige de commande 34 de la deuxième
position extrême P2 vers la position de sécurité PS, l'aube principale
21 est mobile progressivement du deuxième angle vers un angle de
calage sécuritaire compris entre les premier et deuxième angles
d'extrémités de la plage de fonctionnement nominal, par exemple
compris entre 5 et 15 , par exemple égal à 8 . L'angle de calage
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sécuritaire est lié à la position de sécurité PS' définie par la surcourse
de la tige de vérin 33. Par exemple, moyennant un rallongement de la
partie d'extrémité 47b du rail de guidage 47 pour permettre un
déplacement supplémentaire du pion de guidage 44e et donc un
pivotement supplémentaire du deuxième organe de liaison 44, une
surcourse supplémentaire de la tige de vérin 33 permettrait également
une surcourse de la tige de commande 34 dans la direction opposée de
façon à déplacer la position de sécurité PS. Cela ramènerait l'angle de
calage sécuritaire à une valeur moins éloignée du premier angle
d'extrémité de la plage de fonctionnement nominal.
Ainsi, en cas de panne d'un élément de la cinématique de la
commande des aubes, le fait d'amener la tige de vérin 33 dans une
position de sécurité connue, et ainsi d'incliner les aubes selon un angle
de sécurité connu, permet de connaitre à n'importe quel moment la
position de la tige de commande 34 et donc l'inclinaison (l'angle de
calage) des aubes 21, et ce de manière fiable sans impacter le cout de
maintenance du moteur. Par ailleurs, la position de sécurité permet
d'assurer le fonctionnement de la turbomachine, même en cas de panne
d'un élément de la cinématique de commande des aubes.
Le mode de réalisation illustré sur les figures 4A, 4B et 4C dans
lequel les mêmes éléments portent les mêmes références, diffère du
mode de réalisation illustré sur les figures 2, 3A, B, 3C uniquement par
le fait que la fixation du premier organe de liaison 42 à la tige tubulaire
de vérin 33 est située en amont de l'extrémité amont 34b de la tige de
commande 34.
En d'autres termes, la deuxième extrémité amont 34b de la tige
de commande 34 articulée par rapport à la première extrémité 44a du
deuxième organe de liaison 44 est située en aval de l'extrémité amont
33a de la tige tubulaire de vérin 33 solidaire du premier organe de
liaison 42.
Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 5, dans lequel
les mêmes éléments portent les mêmes références, le déplacement du
deuxième organe de liaison 44 dans la plage nominale de
fonctionnement est assurée par des roulements 50 guidés par des rails
47, 48 disposés de part et d'autre d'une double glissière.
L'utilisation de roulements permet d'améliorer la fiabilité, et
Date reçue/Date received 2024-05-24

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notamment la limitation à l'usure du déplacement dudit deuxième
organe de liaison 44.
De manière générale, l'utilisation du dispositif de commande 30
n'est pas limité à une turbomachine et peut être utilisé pour assurer le
déplacement de la tige de commande et ainsi l'orientation d'ailettes
montées en amont d'une roue directrice vers une position de sécurité en
cas de défaillance d'un élément dudit dispositif de commande. L'angle
de calage sécuritaire des ailettes est compris dans la plage d'angle de
calage utile au fonctionnement nominal de la roue directrice. Cet angle
de calage sécuritaire est atteint lors d'une surcourse d'une tige
d'actionneur ou de vérin du dispositif de commande.
Grace à l'invention, il est possible d'amener la tige de
commande et ainsi l'angle de calage des aubes vers une position de
sécurité fiable, tout en facilitant la maintenance en cas de défaillance
du mécanisme d'entrainement. En effet, le mécanisme d'entrainement
40 est intégré directement entre la liaison de la tige de commande et de
la tige du vérin, ce qui permet d'améliorer son accessibilité en cas de
maintenance.
Selon certains aspects, des modes de réalisation de l'invention
incluent les caractéristiques suivantes :
1. Un dispositif de commande d'un système de guidage du flux
d'air comprenant :
- au moins une aube mobile en rotation autour d'un axe de l'aube entre un
premier angle et un deuxième angle,
- un actionneur comprenant un corps à l'intérieur duquel est monté en
translation un piston solidaire d'une tige d'actionnement,
- une tige de commande montée en translation dans la tige d'actionnement
et comprenant une extrémité aval reliée à l'axe de l'aube, l'actionneur
étant configuré pour entrainer en déplacement le piston entre une première
position extrême et une deuxième position extrême d'une plage nominale
de fonctionnement et l'extrémité aval de la tige de commande entre une
première position extrême et une deuxième position extrême d'une plage
nominale de fonctionnement dans laquelle l'aube est mobile entre un
Date reçue/Date received 2024-05-24

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premier angle et un deuxième angle, le dispositif comprenant un
mécanisme d'entrainement reliant une extrémité amont de la tige
d'actionnement à une extrémité amont de la tige de commande, opposée à
l'extrémité aval, dans lequel l'actionneur est configuré pour, en cas de
panne du dispositif de commande, effectuer une surcourse du piston dans
une position de sécurité située au-delà de la deuxième position extrême du
piston et dans lequel, lors de la surcourse du piston dans la position de
sécurité, le mécanisme d'entrainement étant configuré pour amener
l'extrémité aval de la tige de commande dans une position de sécurité
située entre la première position extrême et une deuxième position extrême
de la plage nominale de fonctionnement et dans laquelle l'aube est orientée
d'un angle de calage sécuritaire compris entre le premier angle et le
deuxième angle.
2. Le dispositif selon la réalisation 1, dans lequel le mécanisme
d'entrainement comprend un premier organe de liaison comprenant une
première extrémité solidaire de l'extrémité amont de la tige
d'actionnement et une deuxième extrémité reliée à la tige de commande
par l'intermédiaire d'un deuxième organe de liaison.
3. Le dispositif selon la réalisation 2, dans lequel le deuxième
organe de liaison comprend une première extrémité articulée par rapport à
la deuxième extrémité libre amont de la tige de commande, et une
deuxième extrémité articulée par rapport à la deuxième extrémité du
premier organe de liaison.
4. Le dispositif selon la réalisation 2 ou 3, dans lequel le
mécanisme d'entrainement comprend en outre un carter de guidage fixé
sur le corps du vérin et comprenant au moins un rail de guidage coopérant
avec au moins un pion de guidage porté par le deuxième organe de guidage.
5. Le dispositif selon la réalisation 4, dans lequel le rail de
guidage comprend une portion principale rectiligne, sensiblement
parallèle à l'axe de la turbomachine et une partie d'extrémité de forme
courbe, ledit pion de guidage se trouvant dans une position de recueil à
l'intérieur de ladite partie d'extrémité dans la position de sécurité de la
tige de commande.
6. Le dispositif selon la réalisation 4 ou 5, dans lequel le carter
de guidage comprend deux rails de guidage opposés coopérant chacun avec
un roulement porté par le deuxième organe de liaison.
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7. Le dispositif selon
l'une quelconque des réalisations 2 à 6,
dans lequel la deuxième extrémité de la tige de commande articulée par rapport
à la
première extrémité du deuxième organe de liaison est située en amont de
l'extrémité
amont de la tige d'actionnement solidaire du premier organe de liaison.
8. Le dispositif selon
l'une quelconque des réalisations 2 à 6,
dans lequel la deuxième extrémité amont de la tige de commande articulée
par rapport à la première extrémité du deuxième organe de liaison est située
en aval de
l'extrémité amont de la tige d'actionnement solidaire du premier organe
de liaison.
9. Le dispositif selon
l'une quelconque des réalisations 1 à 8,
dans lequel la tige d'actionnement est tubulaire et est traversée axialement
par la tige de commande, cette dernière étant configurée pour pouvoir se
déplacer à l'intérieur de la tige d'actionnement.
10. Une turbomachine d'aéronef comprenant, d'amont en aval
dans le sens d'écoulement du flux d'air, une manche d'entrée recevant de
l'air, un compresseur centrifuge, une chambre de combustion annulaire,
située en aval du compresseur, une turbine de puissance haute pression
destinée à entrainer en rotation le compresseur, une turbine de sortie
destinée à entrainer en rotation un arbre de sortie, un système de guidage
du flux d'air positionné en amont du compresseur et un dispositif de
commande dudit système de guidage du flux d'air selon l'une quelconque
des réalisations 1 à 9.
11. Un hélicoptère mono-moteur comprenant une turbomachine
selon la réalisation 10.
Date reçue/Date received 2024-05-24

Representative Drawing
A single figure which represents the drawing illustrating the invention.
Administrative Status

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Event History

Description Date
Inactive: Cover page published 2024-05-29
Amendment Received - Voluntary Amendment 2024-05-24
Compliance Requirements Determined Met 2024-05-23
Request for Priority Received 2024-05-22
Priority Claim Requirements Determined Compliant 2024-05-22
Letter sent 2024-05-22
Inactive: IPC assigned 2024-05-22
Inactive: IPC assigned 2024-05-22
Inactive: IPC assigned 2024-05-22
Inactive: First IPC assigned 2024-05-22
Application Received - PCT 2024-05-22
National Entry Requirements Determined Compliant 2024-05-22
Application Published (Open to Public Inspection) 2023-06-15

Abandonment History

There is no abandonment history.

Fee History

Fee Type Anniversary Year Due Date Paid Date
Basic national fee - standard 2024-05-22
Owners on Record

Note: Records showing the ownership history in alphabetical order.

Current Owners on Record
SAFRAN HELICOPTER ENGINES
Past Owners on Record
CHRISTOPHE BORIS BAUCHEFF
THIBAUT MAXIME JAVOY
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Documents

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Document
Description 
Date
(yyyy-mm-dd) 
Number of pages   Size of Image (KB) 
Description 2024-05-22 13 562
Claims 2024-05-22 3 112
Drawings 2024-05-22 4 123
Abstract 2024-05-22 1 35
Representative drawing 2024-05-29 1 15
Cover Page 2024-05-29 1 58
Description 2024-05-24 15 986
Claims 2024-05-24 3 156
Abstract 2024-05-24 1 35
Drawings 2024-05-24 4 123
Representative drawing 2024-05-24 1 28
Patent cooperation treaty (PCT) 2024-05-22 1 66
Patent cooperation treaty (PCT) 2024-05-22 2 115
International search report 2024-05-22 2 72
National entry request 2024-05-22 9 217
Courtesy - Letter Acknowledging PCT National Phase Entry 2024-05-22 2 50
Amendment / response to report 2024-05-24 27 1,215