TWO-STAGE, VARIABLE-SETTING DEVICE FOR STATOR BLADES IN A TURBINE ENGINE

DISPOSITIF DE CALAGE VARIABLE DE DEUX ETAGES D'AUBES FIXE SUR UN TURBOREACTEUR

Abrégé français

Le mécanisme de commande de calage (position angulaire) d'aube de stator dans un turboréacteur peut être réglé séparément pour deux étages d'aube voisins commandés par un moyen actionneur 10 commun. Pour cela, la barre de synchronisation 9 entre les mécanismes menant aux deux étages prend une inclinaison déterminée par une liaison à ergot 22 et rainure 23 avec le carter, tandis qu'une autre liaison à ergot 26 et rainure 27 est ménagée entre la barre de synchronisation 9 et un des mécanismes. Des lois de déplacement fortement non linéaires entre les deux mécanismes peuvent ainsi être commandées d'après les formes et les directions des rainures. Figure 2.

Abrégé anglais

The pitch control mechanism (controlling the angular position) for stator blades in a turbojet may be adjusted separately for two adjacent stages of blades controlled by a common actuator means (10). To achieve this, the synchronization bar (9) located between the mechanisms leading to the two stages is inclined, this inclination being determined by a pin (22) and groove (23) connection with the casing, while another pin (26) and groove (27) connection is arranged between the synchronization bar (9) and one of the mechanisms. Strongly non-linear displacement laws between the two mechanisms may thus be controlled depending on the shapes and directions of the grooves (Figure 2).

Revendications

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1. Dispositif de calage variable de deux
étages d'aubes (2) de stator, disposé sur un carter (1)
et comprenant un mécanisme actionneur et, pour chacun
des étages, un guignol (7, 8) pivotant sur un axe (20,
21) du carter, et une bielle (6) de commande de l'étage
reliée à une branche du guignol, une barre de
synchronisation (9) étant reliée à une autre branche
d'un au moins des guignols pour l'entraîner,
caractérisé en ce que la barre de synchronisation est
reliée au carter par une liaison à rainure (23) et
ergot (22) coulissant dans la rainure, et au guignol
qu'elle entraîne par une autre liaison à rainure (26)
et ergot (27) coulissant dans la rainure.

Description

SP 22931/JCI
CA 02470081 2004-06-18
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DISPOSITIF DE GALAGE VARIABLE DE DEUX ETAGES D'AUBES
FIXE SUR UN TURBOREACTEUR
DESCRIPTION
L'invention a trait a un dispositif de
calage variable de deux étages de stator sur un
turboréacteur.
Les étages circulaires d'aubes montés sur
le stator des turboréacteurs sont souvent à calage
varïable, c'est-à-dire que les aubes sont capables de
pivoter autour de leur axe afin de varier les
caractéristiques de redressement d'écoulement qu'elles
ïmposent aux gaz. Le dispositif de réglage est monté à
l'extêrieur du carter et comprend un mécanisme
actionneur ainsi qu'un mécanisme de transmission aux
pivots d'aubes. Il existe de nombreuses variantes, mais
qui comprennent en général un levier de commande de
chacune des aubes, un anneau de synchronisation disposé
autour du carter et auquel les leviers associés aux
aubes d'un même étage sont tous reliês, ainsi qu'un
moyen actionneur constitué le plus souvent par un vérin
dont la tige est déployée ou rétractée. Le moyen
actionneur est relié à l'anneau par le truchement d'une
transmission pouvant comprendre une barre de
synchronisation partant de la tige du vérin, une bielle
articulée à l'anneau et un guignol joignant la barre de
synchronisation à la bielle de commande de l'anneau et
articulé à elles. Les guignols sont des pièces pivotant
autour d'un axe central et munies de deux branches
formant un angle dont l'une est reliée à la barre de

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synchronisation et l'autre à la bielle de commande. Le
mouvement du vérin déplace la barre de synchronisation,
qui fait tourner le guignol. Le mouvement est
communiqué à la bielle, qui tire ou pousse sur l'anneau
de synchronisation et le fait tourner autour du carter,
en basculant finalement les leviers de commande de
pivotement des aubes.
Quand plusieurs étages d'aubes ont le
calage variable, il est fréquent qu'un seul actionneur
les commande tous. Le reste du dispositif est multiplié
par le nombre d'ëtages, les barres de synchronisation
soit aboutissent toutes à l'actionneur, soit forment
une chaîne passant par les guignols . Un tel dispositif
n'autorise que des commandes simples des étages
d'aubes, où la rotation des aubes est plus ou moins une
fonction linéaire du déplacement relatif du vérin. Cela
n'est pas toujours souhaitable, d'autant moins que
quand plusieurs étages d'aubes sont commandés par un
même moyen actionneur, il peut être souhaitable de les
commander successivement, ou par des lois de commande
complètement différentes, afin d'obtenir le meilleur
réglage du turboréacteur pour les différents régimes
considérés.
Le document US 3 083 892 A décrit un
dispositif où la tige du vérin est reliée à une came
qu'elle fait tourner. La came porte une rainure dans
laquelle est engagê un ergot d'une tige servant à la
commande de l'anneau de synchronisation. II est ainsi
possible d'imposer des lois de commande non linéaires,
sinusoïdales par exemple, entre la tige du vérin et
l'anneau de synchronisation. Un étage d'aubes unique

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est commandé par le moyen précité de la came tournante
et par quelques autres qui n'ont pas de rapport avec
l'ïnvention.
La came tournante est ajoutée seulement pour
obtenir la loi de commande non linéaire. Elle devrait
probablement comporter une grande superficie pour loger
une rainure permettant des lois de commande irrégulière
ou de grande amplitude. La commande différente de deux
étages d'aubes par un moyen actionneur unique n'est pas
résolue par ce brevet. La came tournante ressemble par sa
forme à un guignol, et l'adaptation d'une rainure et d'un
ergot y coulissant dans un guignol existant serait
désavantageuse pour commander plusieurs étages à la fois,
l'accroissement de la superficie des guignols étant
problématique en raison de leur proximité sur le carter.
Enfin, les efforts importants devant se développer dans
le guignol découragent de l'affaiblir par une rainure
longue. L'invention est relative â un dispositif
permettant un calage à lois non linéaires et différentes
de plusieurs étages d'aubes à la fois par un dispositif
également différent de celui de l'art antérieur précité.
Sous sa forme la plus générale, elle est
relative à un dispositif de calage variable de deux
étages d'aubes de stator, disposé sur un carter et
comprenant un mécanisme actionneur et, pour chacun des
étages, un guignol pivotant sur u.n axe du carter et une
bielle de commande de l'étage reliée à une branche
du guignol, une barre de synchronisation étant
reliée à une autre branche d'au moins un des guignols
pour l'entraîner, caractérisé en ce qu'une des barres

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de synchronisation est reliée au carter par une
liaison à rainure et ergot coulissant dans la
rainure, et au guignol qu'elle entraîne par une
liaison â rainure et ergot coulissant dans la rainure.
L'invention sera maintenant décrite au
moyen des figures suivantes .
- la figure 1 illustre le mécanisme ;
- la figure 2 est une vue de détail ; et
- les figures 3a, 3b et 3c illustrent une
loi de commande possible.
Le système considéré dans son ensemble
apparaît à la figure 1. Un carter de turboréacteur
porte la référence 1 ; des aubes (dont une seule est
représentée) 2 sont montées à l'intérieur sur des
pivots extérieurs 3 traversant le carter 1 et sur des
pïvots intérieurs non représentés et unis par un anneau
de liaison ; chacune des aubes 2 est réglée par le
dispositif qu'on va maintenant décrire. I1 comprend des
leviers 4 montés sur les pivots extérieurs 3, des
anneaux de synchronisation 5 associés chacun à un étage
des aubes 2, s'étendant à côté de ceux-ci et auxquels
les extrémités des leviers 4 sont montés de façon
rotative, des bielles 6 de cammande qui sont des
ridoirs à vis et qui s'étendent tangentiellement aux
2S anneaux 5, et comme on le montre à la figure 2, des
guignols 7 et 8 auxquels les extrémités des bielles 6
opposées aux anneaux de synchronisation 5 sont montées
de façon rotative, une barre de synchronisation 9 et un
vérin 10 ayant une tige 11 actionnant un des guignols 7
et dont le corps est monté sur un boîtier 12 du carter

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1, de façon pivotante autour d'un tourillon 13. La
barre de synchronisation 9 unit deux branches 15 et 16
des guignols 7 et 8 en leur étant articulée, lesdites
branches 15 et 16 étant opposées à des branches 17 et
5 18 auxquelles les bielles 6 sont articulées ; le
guignol 7 comprend encore une branche 19 à laquelle la
tige 11 est articulée pour commander le mouvement de
l'ensemble du mécanisme. Enfin, les guignols 7 et 8
sont montés tournants sur le boîtier 12, autour d'axes
20 et 21 parallëles entre eux.
Les mouvements de la tige 11 provoquent une
rotation du guignol 7, et une autre du guignol 8 par la
barre de synchronisation 9 ; les rotations des guignols
7 et 8 meuvent à leur tour les bielles 6, les anneaux
5, les leviers 4 et les aubes 2 en les faisant tourner
de la quantité voulue, la loi de commande dépendant en
particulier des longueurs et des angles des branches
15, 16, 17 et 18.
Selon l'invention, la barre de
synchronisation 9 est garnie d'un ergot 22 qui pénètre
dans une raïnure 23 creusée dans le boîtier 12. De
plus, une seconde rainure 26 est opérée dans le second
guignol 8 pour recevoir un ergot 27 à l'extrémité de la
barre de synchronisation 9.
Une patte 25 fixée au boîtier 12, utilisée
déjà pour soutenir les pivots des guignols 7 et 8 du
côté opposé au boîtier 12 proprement dit, porte aussi
une réplique 24 de la rainure 23, dans laquelle pénêtre
une autre portion de 1°ergot 22 afin de compléter le
guidage de la barre de synchronisation 9.

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La direction de la barre de synchronisation
9 est imposée â toutes les positions de déploiement de
la tige 11 du vérin 10 par la rainure 23. Les angles de
rotation des guignols 7 et 8 varïent de valeurs
différentes. La rainure 23 a une forme et une direction
déterminées pour donner la loi de commande souhaitée
pour l'ëtage d'aubes assocïé au second guignol 8. Il
est important de remarquer que, grâce â la longueur de
levier procurée par la barre de synchronisation 9, de
petits écarts de la rainure 23 peuvent produire de
grandes variations d'angle du second guignol 8. La
seconde rainure 2& a pour fonction de rétablir
l'isostaticité du mécanisme tout en contribuant à
définir la lai de commande. Une seconde rainure 26
courte, n'étendant pas le second guignol 8, sera
souvent suffisante. Les figures 3a, 3b et 3C Illustrent
une situation ou l' ergot 27 d' extrëmité de la barre de
synchronisation 9 est proche d'une même extrémité de la
seconde rainure 26 aux positions extrémes de la tige I1
du vërin 10 (aux figures 3a 3c), alors qu'il est proche
de l'extrémité opposée de la seconde rainure 26 pour un
dëploiement moyen de la tige 11 (figure 3b).
La Ioi de commande dépend en général d'un
grand nombre de facteurs, essentiellemént des
directions et formes des rainures 23 et 26 et de leurs
positions par rapport aux guignols 7 et 8. Dans
l'exemple considéré ici, on peut distinguer deux étapes
principales du mouvement. Dans Ia première, entre les
états des f figures 3a et 3b, Ia première rainure 23 est
d'abord à peu près parallèle au trajet du point
d'articulation de la barre de synchronisation 9 au

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premier guignol 7, de sorte que la barre de
synchronisation 9 s'abaisse sans beaucoup changer
d'inclinaison ; mais la direction de la seconde rainure
induit une rotation. plus importante du second guïgnol 8
que celle du premier guignol 7 à mesure que l' ergot 27
se déplace dans la seconde rainure 26.
Dans la seconde étape du mouvement, de la
figure 3b à la figure 3c, l'obliquitë de la première
rainure 23 est insuffisante pour empêcher un
redressement notable de la barre de synchronisation 9,
qui s'accompagne d'un changement d'inclinaison qui
diminue la rotation du second guignol 8. A l'êtat final
de la figure 3c, le mouvement de ce second guignol 8
est moins important que celui du premier guignol 7.
L'invention pourrait être mise en oeuvre
dans d'autres situations, et notamment pour commander
un nombre plus grand d'ëtages d'aubes. Elle serait
alors mise en aeuvre en un nombre conséquent de barres
de synchronisation. Ces barres de synchronisation
pourraient, d'après les dispositifs existants, soit
être successives, c'est-à-dire relier les guignols
voisins et s'étendre en chaîne, soit être parallèles et
s'étendre jusqu'à un guignol commun ou même jusqu'à
l'ëlément actionneur lui-même. Cela est sans
conséquence pour l'invention.

Dessin représentatif