[0001] La présente invention concerne un levier de commande du calage angulaire d'une aube
dans une turbomachine, en particulier du calage angulaire d'un redresseur dans un
étage de compresseur de la turbomachine.
[0002] Le réglage du calage angulaire de certaines aubes de stator dans une turbomachine
est destiné à optimiser le rendement de cette turbomachine et à réduire sa consommation
de carburant dans les différentes configurations de vol. Ce réglage est en général
réalisé, pour une ou plusieurs rangées d'aubes, au moyen d'un anneau de commande qui
entoure extérieurement le stator de la turbomachine et qui est déplaçable en rotation
autour de l'axe longitudinal du stator par un moyen moteur tel qu'un vérin ou un moteur
électrique. La rotation de l'anneau est transmise par des leviers de commande du type
biellette aux aubes de la rangée, chaque levier de commande étant solidaire d'une
aube à l'une de ses extrémités et portant à son autre extrémité un pion qui est engagé
dans un logement cylindrique de l'anneau de commande.
[0003] Le pion est monté dans un orifice de l'extrémité du levier et est fixé sur le levier
par sertissage, cette opération consistant à écraser l'extrémité du pion sur l'extrémité
du levier qui repose sur une collerette annulaire du pion. Cette opération engendre
des contraintes importantes dans la partie du levier sur laquelle est réalisé le sertissage
du pion, ce qui fragilise cette partie du levier.
[0004] Lors du réglage du calage angulaire des aubes, le levier de commande est soumis à
des forces de flexion à son extrémité portant le pion et le pion est soumis à des
forces de torsion.
[0005] La résistance mécanique du levier étant diminuée par le sertissage du pion, des fissures
ou criques peuvent apparaître sur le levier au bout d'un certain temps de fonctionnement
de la turbomachine et provoquer la rupture du levier de commande, ce qui peut causer
l'arrêt de la turbomachine et doit donc être considéré comme un incident très grave.
[0006] La présente invention a essentiellement pour but de supprimer ce risque de rupture
des leviers de commande.
[0007] Elle propose pour cela un levier de commande du calage angulaire d'une aube dans
une turbomachine, ledit levier ayant une première extrémité destinée à être montée
sur un pivot d'aube pour l'entraîner en rotation et une seconde extrémité comportant
un pion cylindrique de montage sur un anneau de commande, ce pion étant fixé par sertissage
d'une de ses extrémités dans un orifice de la seconde extrémité du levier et comportant
une collerette annulaire sur laquelle est appliquée la seconde extrémité du levier,
caractérisé en ce que des moyens de répartition de contraintes sont interposés entre
la seconde extrémité du levier et l'extrémité sertie du pion.
[0008] Ainsi, lors du sertissage du pion sur le levier, la surface du levier n'est plus
en contact direct avec la partie sertie du pion et les contraintes de sertissage sont
réparties sur une surface du levier qui est suffisante pour éviter une fragilisation
du levier.
[0009] Selon une caractéristique de l'invention, les moyens de répartition de contraintes
comprennent une rondelle. La rondelle permet de répartir les contraintes de sertissage
sur une surface suffisante et présente l'avantage d'être simple et très peu coûteuse.
[0010] Dans un premier mode de réalisation de l'invention, la rondelle est réalisée en un
matériau plus souple que celui du levier de commande. Cela permet à la rondelle d'absorber
les efforts mécaniques de sertissage en se déformant plastiquement et de protéger
efficacement la seconde extrémité de levier contre toute agression mécanique lors
du sertissage.
[0011] Dans un autre mode de réalisation de l'invention, la rondelle est réalisée en un
matériau plus dur que celui du levier de commande. Cette rondelle a moins tendance
à se déformer que dans le premier mode de réalisation et répartit mieux les contraintes
de sertissage.
[0012] Pour réduire dans ce cas les risques d'agression de la seconde extrémité du levier,
la surface annulaire sensiblement plane de la rondelle, appliquée sur la seconde extrémité
du levier, présente un bord annulaire convexe ou chanfreiné à sa périphérie extérieure.
[0013] De manière générale, un avantage de la présente invention est d'éviter de façon simple,
efficace et peu coûteuse les risques de rupture des leviers de commande du calage
angulaire des redresseurs des étages de compresseur dans une turbomachine, qui pourraient
résulter des sertissages des pions aux extrémités des leviers.
[0014] D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront 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 vue schématique partielle illustrant le montage d'un levier de
commande du calage angulaire d'un redresseur dans un étage de compresseur d'une turbomachine,
selon la technique antérieure ;
- les figures 2 et 3 sont des vues schématiques de côté illustrant le sertissage du
pion sur le levier de commande dans la technique antérieure ;
- la figure 4 est une vue schématique partielle d'un premier mode de réalisation du
levier de commande selon l'invention ;
- la figure 5 est une vue schématique partielle d'un second mode de réalisation du levier
de commande selon l'invention ;
- les figures 6 et 7 sont des vues schématiques agrandies en coupe axiale de la rondelle
de répartition de contraintes du second mode de réalisation de l'invention.
[0015] En figure 1, on a représenté une partie d'un étage 1 de compresseur haute pression
d'une turbomachine, dans laquelle chaque étage du compresseur comprend une rangée
d'aubes 2 montées sur le stator et une rangée d'aubes 3 portées par le rotor.
[0016] Les aubes 2 du stator sont des redresseurs dont l'orientation angulaire est réglable
à l'aide de leviers de commande 4, entraînés en rotation par un anneau 5 de commande
actionné par un vérin ou un moteur électrique.
[0017] Chaque levier de commande 4 est fixé par une extrémité 6 sur un pivot radial 7 d'une
aube 2, le pivot 7 étant guidé en rotation dans un palier 8 monté dans un orifice
radial du carter 9. L'autre extrémité 10 du levier de commande 4 porte un pion 11
qui est serti sur cette extrémité 10 du levier de commande 4 et est guidé en rotation
dans une douille cylindrique 12 de l'anneau de commande 6.
[0018] Un déplacement angulaire de l'anneau de commande 5 autour de son axe se traduit par
une rotation des leviers 4 autour des axes des pivots 7 et par l'entraînement en rotation
des aubes 2 autour de ces axes.
[0019] Les figures 2 et 3 illustrent le sertissage d'un pion 11 sur l'extrémité 10 du levier
de commande dans la technique connue, le pion étant généralement en acier et le levier
en titane.
[0020] Avant sertissage, le pion est un élément cylindrique droit qui présente une collerette
13 annulaire au voisinage d'une de ses extrémités. Cette collerette 13 forme un appui
pour l'extrémité 10 du levier 4, qui comporte un orifice dans lequel est engagée l'extrémité
supérieure 14 du pion. Cette extrémité du pion 11 comprend, au dessus de la collerette
13, un alésage axial cylindrique servant au sertissage du pion sur l'extrémité 10
du levier. Le sertissage est réalisé par enfoncement à la presse d'un outil approprié
dans l'alésage pour rabattre et aplatir l'extrémité supérieure 14 du pion sur l'extrémité
10 du levier comme représenté en figure 3.
[0021] Lors du sertissage, l'extrémité 10 du levier appliquée sur la collerette 13 de l'extrémité
supérieure 14 du pion subit directement les efforts de sertissage, qui peuvent la
fragiliser. En fonctionnement, lors du réglage angulaire des aubes, ces extrémités
des leviers travaillent en flexion tandis que les pions travaillent en torsion, et
sont soumises aux vibrations de la turbomachine, qui accentuent la fragilisation des
leviers. Cela peut provoquer à la longue la rupture de l'extrémité 10 d'un levier.
[0022] La présente invention permet d'éliminer ce risque grâce à des moyens de répartition
de contraintes interposés entre l'extrémité sertie du pion et l'extrémité 10 du levier
de commande 4.
[0023] Les figures 4 et 5 illustrent deux modes de réalisation de ces moyens de répartition
de contraintes, qui sont formés d'une rondelle plate 16, 17 à contour circulaire présentant
un orifice circulaire 15 axial dont le diamètre est légèrement supérieur au diamètre
du pion 11. L'épaisseur de la rondelle est de l'ordre du millimètre et le diamètre
extérieur de la rondelle ne dépasse pas celui de la collerette 13 du pion 11.
[0024] Dans le mode de réalisation de la figure 4, la rondelle 16 est une rondelle à deux
faces planes parallèles et identiques et est réalisée en un matériau plus souple que
celui du levier 4, c'est-à-dire en matériau qui présente un module d'Young inférieur
à celui du matériau du levier 4, qui est généralement réalisé en titane. La rondelle
16, par exemple en polymère, peut se déformer plastiquement lors du sertissage sans
endommager le levier de commande 4 et en répartissant les contraintes sur l'extrémité
10 du levier 4.
[0025] Dans un second mode de réalisation selon l'invention, représenté en figure 5, la
rondelle 17 interposée entre l'extrémité sertie du pion et le levier 4 est en un matériau
ayant un module d'Young supérieur à celui du matériau du levier de commande 4. Ce
matériau peut être, par exemple, un polymère ou un métal. Dans ce cas, comme représenté
à plus grande échelle aux figures 6 et 7, la rondelle 17 a une surface 18 en contact
avec l'extrémité 10 du levier 4, qui est formée avec un bord 19 annulaire convexe
sur toute sa périphérie extérieure (figure 6) ou avec un bord 20 extérieur chanfreiné
(figure 7).
[0026] Cette configuration de la rondelle 17 permet de ne pas créer de pics de contraintes
dans le levier 4 à la périphérie extérieure de la rondelle, lors du sertissage, l'arrondi
convexe 19 ou le chanfrein 20 permettant de libérer progressivement les contraintes
dans le matériau du levier 4.
1. Levier de commande du calage angulaire d'une aube dans une turbomachine, ledit levier
(4) ayant une première extrémité (6) destinée à être montée sur un pivot (7) d'aube
(2) pour l'entraîner en rotation et une seconde extrémité (10) comportant un pion
(11) cylindrique de montage sur un anneau (5) de commande, ce pion (11) étant fixé
par sertissage d'une de ses extrémités dans un orifice de la seconde extrémité (10)
du levier (4) et comportant une collerette (13) annulaire sur laquelle est appliquée
la seconde extrémité (10) du levier (4), caractérisé en ce que des moyens (16, 17) de répartition de contraintes sont interposés entre la seconde
extrémité (10) du levier (4) et l'extrémité sertie (14) du pion.
2. Levier de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de répartition de contraintes comprennent une rondelle (16, 17).
3. Levier de commande (4) selon la revendication 2, caractérisé en ce que la rondelle (16) est réalisée en un matériau plus souple que celui du levier de commande
(4).
4. Levier de commande selon la revendication 3, caractérisé en ce que la rondelle (16) est en polymère.
5. Levier de commande selon la revendication 2, caractérisé en ce que la rondelle (17) est en matériau plus dur que celui du levier de commande (4).
6. Levier de commande selon la revendication 5, caractérisé en ce que la rondelle (17) est en polymère ou en métal.
7. Levier de commande selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que la rondelle (17) comporte une surface annulaire sensiblement plane appliquée sur
la seconde extrémité (10) du levier (4) et présentant un bord annulaire convexe (19)
ou chanfreiné (20) à sa périphérie extérieure.
8. Levier de commande selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que l'épaisseur de la rondelle (16, 17) est de l'ordre du millimètre.
9. Levier de commande selon l'une des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que la rondelle (16, 17) a un diamètre extérieur égal ou légèrement inférieur à celui
de la collerette (13) du pion (11).
10. Levier de commande selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est réalisé en titane et le pion (11) est réalisé en acier.