[0001] La présente invention se rapporte au domaine des turbomachines telles qu'un compresseur
axial d'un moteur à turbine à gaz, et vise en particulier les aubes de stator à calage
variable.
[0002] Un système articulé, comme les aubes de redresseur à calage variable d'un compresseur
de moteur à turbine à gaz, comprend des pièces en mouvement relatif les unes par rapport
aux autres. Sur les figures 1 et 2, on a représenté de façon schématique, une aube
1 de redresseur à calage variable montée dans le carter 3 de la machine. L'aube comprend
une pale 12, une platine ou plateforme 13 et une tige formant pivot 14. Le pivot 14
est logé dans un alésage ou orifice radial ménagé dans la paroi du carter 3 par l'intermédiaire
de différents paliers. Un des paliers, le palier bas est constitué d'une douille 4
en contact glissant avec la partie basse de la tige formant pivot 14, directement
ou par l'intermédiaire d'une frette 14'. La douille 4 est solidaire du carter et comprend
une portion 4' logée dans le fond d'un lamage usiné dans la paroi de ce carter. Elle
est en contact radialement avec la plateforme 13. La partie haute du pivot 14 est
retenue dans un palier haut formé d'une douille 5. La face opposée de la plateforme
13 par rapport à la douille forme la base de la pale et est balayée par les gaz traversant
la turbomachine. Un écrou 15 maintient l'aube dans son logement. Un levier 19, lui
même actionné par des organes de commande, commande la rotation de l'aube autour de
l'axe XX de la tige pour mettre celle-ci dans la position requise par rapport à la
direction du flux gazeux. Les mouvements relatifs résultent du glissement des surfaces
en contact entre elles.
[0003] Un exemple de réalisation d'un tel système avec incorporation de douilles entre l'aube
et le carter est décrit dans la demande de brevet
EP 1 584 827 au nom de la demanderesse.
[0004] Dans le cas d'un compresseur de moteur à turbine à gaz, la pale 12 est soumise aux
efforts aérodynamiques selon la flèche A. Dans le cas d'un tel montage en porte à
faux, il s'ensuit que l'application d'un moment sur les deux paliers bas et haut,
associée à la rotation de calage autour de l'axe XX sur une amplitude de plus de 40
degrés, entraîne une usure des douilles. Cette usure provoque une inclinaison de l'aubage
qui peut être dommageable pour le compresseur.
[0005] Le présent déposant s'est fixé comme objectif d'assurer le guidage des aubes de stator
à calage variable de type à montage en porte à faux en prévenant ces inconvénients,
à savoir :
L'usure des douilles du dispositif de guidage créant une inclinaison excessive des
aubes sous l'effort aérodynamique.
[0006] L'augmentation des efforts de manoeuvre des aubes de stator à calage variable.
[0007] L'invention parvient à ces objectifs avec un dispositif de guidage caractérisé par
le fait que l'aube comprend une pale, une plateforme et un pivot par lequel l'aube
est montée dans le carter de la turbomachine, par le fait qu'il comprend une douille
avec une partie en forme de disque entre le carter et la plateforme, une nervure annulaire
étant ménagée sur ladite partie en forme de disque coopérant avec une rainure complémentaire
ménagée sur la plateforme, de manière à former un palier lisse entre elles.
[0008] Par le moyen de l'invention, on réduit la distance entre le point d'application de
l'effort aérodynamique et le palier du dispositif de guidage du pivot situé au bas
du pivot. Cette diminution de hauteur réduit le moment appliqué à l'aube. Il s'ensuit
que l'effort de réaction au niveau du pivot pour s'opposer au moment est plus faible.
Ainsi les efforts de matage aux contacts entre le pivot de l'aube et la douille sont
plus faibles d'où une usure réduite.
[0009] Le dispositif comprend éventuellement un palier haut entre la partie haute du pivot
et son logement dans le carter.
[0010] Conformément à un mode de réalisation avantageux, le dispositif de guidage comprend
un palier bas entre la partie basse du pivot et son logement dans le carter. Il permet
de réduire encore les charges sur les douilles en les répartissant.
[0011] D'autres caractéristiques et avantages, apparaîtront à la lecture de deux modes de
réalisation non limitatifs de l'invention en référence aux dessins annexés sur lesquels
:
La figure 1 représente une aube de stator à calage variable, de l'art antérieur, montée
dans un carter de compresseur;
La figure 2 représente une aube de stator à calage variable avec un dispositif de
guidage selon un premier mode de réalisation;
La figure 3 montre une aube de stator à calage variable avec un dispositif de guidage
selon un deuxième mode de réalisation.
[0012] En se reportant à la figure 2, on voit une aube de stator à calage variable 20 à
montage en porte à faux avec une pale 22, une plateforme 23 et un pivot 24. Le pivot
24 est logé dans un alésage radial du carter 3 qui est par exemple celui du compresseur
d'un moteur à turbine à gaz. L'aube est retenue par un écrou 28 dans sa partie haute
et relié à un levier 27 de commande de calage comme cela est connu. Les termes haut
et bas désignent la position par rapport à l'axe du moteur, un élément haut étant
éloigné de l'axe par rapport à un élément bas. Le dispositif de guidage de l'aube
est constitué ici d'une douille cylindrique 25 entre le pivot 24 et le logement dans
le carter 3. Cette douille assure également l'étanchéité. Une douille 26 dans la partie
basse du pivot, comprend une partie cylindrique 26a entre la partie basse du pivot
et le logement dans le carter. La douille se prolonge par une partie globalement en
forme de disque 26b, entre la plateforme 23 et le fond du lamage du carter constituant
le logement de celle-ci. Conformément à l'invention, un palier est formé au niveau
de la plateforme. Selon ce mode de réalisation, le palier est formé par la coopération
d'une nervure 26b1 et d'une rainure 23b1. La nervure circulaire est ménagée sur la
face de la douille tournée vers la plateforme 23. Le terme circulaire comprend aussi
le mode de réalisation où la nervure s'étend sur un ou plusieurs arcs de cercles.
Cette nervure est selon cet exemple à section carré et est ajustée dans la rainure
23b1 de forme complémentaire, creusée dans la face de la plateforme tournée vers la
douille 26. Les deux parties, nervure et rainure, forment un palier intégré 23b1-26b1
qui reprend les efforts aérodynamiques appliqués sur la pale et les transmet au carter
3.
[0013] On note que dans cette réalisation, il n'y a pas de contact glissant entre la partie
basse du pivot 24 et la douille 26a. La partie haute du pivot forme un palier haut
29
[0014] On note également que le rayon du palier intégré est choisi de manière à ce que les
frottements entre la nervure 26bl de la douille 26 et la rainure 23bl de la plateforme
induisent une résistance au pivotement axial de l'aube qui soit acceptable et ne perturbe
pas le fonctionnement des moyens de commande du calage. Pendant la rotation de l'aube
autour de son axe, la douille 26 reste immobile par rapport au carter.
[0015] A titre d'exemple on a chiffré l'avantage de cette disposition : les forces en présence
sont la force F aérodynamique, la force F1 de réaction du carter sur la partie basse
du dispositif de guidage et la force F2 de réaction du carter sur la partie haute
du dispositif de guidage.
[0016] L, 50mm, est la distance entre le point d'application de F et le palier bas, L1,
40 mm, est la distance entre le palier bas et le palier haut. Pour une valeur F de
100 daN, les valeurs de F1 et F2 sont alors respectivement de 225 daN et 125 daN.
[0017] On voit sur le tableau ci dessous qu'en rapprochant le palier bas de 8 mm de la pale,
le gain en réduction d'effort est de 17% et 30% respectivement.
|
Art antérieur |
Invention |
Gain |
F (daN) |
100 |
100 |
|
F1 (daN) |
225 |
187,5 |
17% |
F2 (daN) |
125 |
87,5 |
30% |
L (mm) |
50 |
42 |
|
L1 (mm) |
40 |
48 |
|
Moment |
5000 |
4200 |
|
[0018] On a représenté sur la figure 3 une variante de l'invention selon laquelle on maintient
le palier au bas du pivot par rapport à la solution précédente. Avec ce palier bas
doublant le palier intégré à la plateforme, la charge est répartie entre F1 et F1'.
Les références sont les mêmes que pour la solution précédente. On distingue le palier
bas supplémentaire formé par la coopération de la frette 31 montée sur le pivot 24
avec la portion cylindrique 26a de la douille 26.
1. Dispositif de guidage d'aube de stator à calage variable dans une turbomachine axiale,
l'aube comprenant une pale (22), une plateforme (23) et un pivot (24) par lequel l'aube
est montée dans le carter (3) de la turbomachine, caractérisé par le fait qu'il comprend une douille (26) avec une partie (26b) en forme de disque entre le carter
et la plateforme (23), une nervure circulaire (26b1) étant ménagée sur ladite partie
en forme de disque coopérant avec une rainure (23b1) complémentaire ménagée sur la
plateforme, de manière à former un palier lisse entre elles.
2. Dispositif de guidage, selon la revendication 1, comprenant un palier haut entre la
partie haute du pivot (24) et son logement dans le carter (3).
3. Dispositif de guidage, selon la revendication 1 ou 2, comprenant un palier bas (31)
supplémentaire entre la partie basse du pivot (24) et son logement dans le carter.
4. Dispositif de guidage, selon la revendication 1, dont la douille (26) comprend une
portion cylindrique (26a) entre le pivot (24) et le carter.
5. Turbomachine avec des aubes de stator à calage variable, les aubes comprenant un pivot
(24) par lequel elles sont montées en porte à faux dans le carter (3) de la turbomachine
et une plateforme (23) caractérisée par le fait qu'une douille (26) avec une partie en forme de disque est interposée entre le carter
(3) et la plateforme (23), la douille comprenant une nervure (26b1) ménagée sur ladite
partie en forme de disque et la plateforme une rainure circulaire (23b1), la nervure
et la rainure formant un palier lisse.