EP3553322A1 - Ensemble pour turbomachine axiale avec virole exterieure en deux parties - Google Patents

Ensemble pour turbomachine axiale avec virole exterieure en deux parties Download PDF

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EP3553322A1
EP3553322A1 EP19166505.8A EP19166505A EP3553322A1 EP 3553322 A1 EP3553322 A1 EP 3553322A1 EP 19166505 A EP19166505 A EP 19166505A EP 3553322 A1 EP3553322 A1 EP 3553322A1
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Safran Aero Boosters SA
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    • F05D2260/30—Retaining components in desired mutual position

Definitions

  • the invention relates to the field of axial turbomachines and more particularly aircraft turbojets. More specifically, the invention relates to the construction of an outer ring of a compressor provided with variable-pitch stator vanes. The invention also relates to a compressor provided with such a ferrule, the assembly method of such a compressor and a blade for such a compressor.
  • the document FR 2 565 297 A1 discloses a gas turbine compressor stator.
  • the stator vanes are orientable about their axis by means of a connecting rod which is screwed to each blade head.
  • Housings are provided on the ferrule to receive the heads of the blades with a socket and a flange that closes the housing to enclose the blade heads in their homes.
  • the bushing and the heads of the vanes are recessed to cooperate with a bolt to maintain radially the blade in its housing.
  • the object of the invention is to solve at least one of the problems posed by the prior art.
  • the invention also aims to provide a simpler and more compact design, allowing easier assembly of blades with variable orientation.
  • the invention also aims to propose a lightweight, economical, reliable solution, easy to produce, convenient maintenance, and easy inspection.
  • the subject of the invention is an assembly according to claim 1 and an assembly method according to claim 12.
  • the half-orifices and the flanges of the sections are arranged to allow the assembling of the sections to one another via the flanges, the half-orifices of the sections being brought into view to form cylindrical orifices when the two sections are assembled.
  • the invention also relates to a method of assembling an assembly as described above, the method comprising the following steps: the assembly of an operating rod at the head of each blade, or the one-piece manufacture a connecting rod with dawn; the introduction of blade journals in the half-orifices of one of the sections, preferably the downstream section; the introduction of the other sections, thus enclosing the trunnions in the orifices thus formed; fixing, preferably by screwing, the flanges of the two sections together.
  • the method comprises a step of fixing the synchronization ring of the connecting rods, preferably on the downstream section, and preferably before mounting the blades.
  • the method comprises a step of connecting the connecting rods to the synchronizing ring takes place before the sections are positioned vis-à-vis one another.
  • the ring can be attached to the connecting rods after assembly of the two sections.
  • each object of the invention is also applicable to the other objects of the invention.
  • Each object of the invention is combinable with the other objects, and the objects of the invention are also combinable with the embodiments of the description, which in addition are combinable with each other, according to all possible technical combinations, unless otherwise not explicitly mentioned.
  • the invention proposes a specific geometry that allows to assemble the blades with variable orientation without the need to mount each of the rods once the dawn mounted.
  • the design proposed in the present invention generates substantial savings in mounting time.
  • this design allows the mounting of a one-piece synchronization ring (a 360 ° ring) more compact.
  • the terms “internal” and “external” refer to a positioning relative to the axis of rotation of an axial turbomachine.
  • the axial direction corresponds to the direction along the axis of rotation of the turbomachine.
  • the radial direction is perpendicular to the axis of rotation. Upstream and downstream are in reference to the main flow direction of the flow in the turbomachine.
  • the figure 1 represents in simplified manner an axial turbomachine. It is in this case a double-flow turbojet engine.
  • the turbojet engine 2 comprises a first compression level, called a low-pressure compressor 4, a second compression level, called a high-pressure compressor 6, a combustion chamber 8 and one or more levels of turbines 10.
  • the mechanical power the turbine 10 transmitted via the central shaft to the rotor 12 sets in motion the two compressors 4 and 6.
  • the latter comprise several rows of rotor blades associated with rows of stator vanes. The rotation of the rotor about its axis of rotation 14 thus makes it possible to generate an air flow and to compress it progressively until it reaches the combustion chamber 8.
  • a commonly designated fan or blower inlet fan 16 is coupled to the rotor 12 via a gear train 13, and generates a flow of air which splits into a primary stream 18 passing through the various aforementioned levels of the turbomachine, and a secondary flow 20 passing through an annular duct (partially shown) along the machine to then join the primary flow at the turbine outlet.
  • the secondary flow can be accelerated so as to generate a thrust reaction necessary for the flight of an aircraft.
  • the primary 18 and secondary 20 streams are coaxial annular flows and fitted into one another.
  • the figure 2 is a sectional view of a compressor of an axial turbomachine such as that of the figure 1 .
  • the flow can be transonic.
  • the compressor may be a low-pressure compressor 4.
  • the rotor 12 comprises several rows of rotor vanes 24, in this case three. It may be a bladed monobloc drum, or include dovetail blades.
  • the low-pressure compressor 4 comprises a plurality of rectifiers, in this case four, which each contain a row of stator vanes 26. Some stator vanes may be adjustable in orientation, also called variable pitch vanes.
  • the rectifiers are associated with the fan 16 or a row of rotor blades to straighten the air flow, so as to convert the speed of the flow pressure, including static pressure.
  • a defrosting spout 22 can be mounted on a housing that supports a row of stator inlet vanes 28.
  • the stator vanes 26 extend essentially radially from an outer shell 30 to internal rings 32.
  • the vanes 26 may be attached to the outer shell 30 by means of pins.
  • the ferrule 30 defines an inner surface 29 which guides the flow of gas. According to the invention, the ferrule 30 is composed of several axial sections.
  • the blades 26 comprise a cylindrical pin 34 which is received in a radial orifice of the outer ring 30.
  • a connecting rod 36 integral with the pin and pivoting about the axis of the pin 34 makes it possible to maneuver the pivoting of the blade.
  • Actuating means 40 of the connecting rod 36 are schematically shown and will be described later.
  • the Figures 3 and 4 illustrate a known example of connection between the head of a blade 26 and the outer shell 30.
  • the blade 26 comprises a blade 42 having a leading edge 44 and a trailing edge 46.
  • the head of the blade 26 can include a shoulder 48 for centering and positioning the blade 26 in the ferrule 30 and a groove for receiving a seal.
  • the connecting rod 36 for actuating the pivoting of the blade is fixed by a nut 50 on a threaded portion 52 of the head of the blade.
  • a centering chamfer 54 may be provided at the end of the journal 34.
  • the head of the dawn is received at the right of an extra thickness of the ferrule 30, which may be in the form of a boss 33.
  • the connecting rod 36 comprises a conical orifice 60 corresponding to the chamfer 54, a body 62 and a tab 64.
  • the orifice 60 may comprise a groove 66 to receive a key and thus rotate the blade 26 and the rod 36.
  • the rod 36 also comprises a hole 68 to be connected to an actuating member (described in figure 10 ).
  • the outer shell 30 has an orifice receiving the pin 34. The pin 34 is inserted into the hole from the bottom (in the direction of the figure 3 ), then the connecting rod 36 is screwed to the thread 52.
  • FIGS. 5 to 7 show a first embodiment of the connection between the blade 26 and the outer shell 30 according to the invention
  • the figure 5 shows a partial top view of the assembly according to the invention.
  • Each of the sections comprises a tubular wall 131, 231 defining an inner guide surface 129, 229 and an annular series of half-orifices 132, 232, formed in half-bosses 133, 233.
  • the two half-orifices 132, 232 form the orifice 31 which receives the head of the dawn.
  • the two sections 130, 230 are assembled via screwed elements which maintain two flanges 134, 234 adjacent together.
  • the flanges 134, 234 may extend from a boss to the circumferentially adjacent boss.
  • the figure 5 represents only one orifice.
  • the figure 6 is a section in the plane VI: VI defined on the figure 5 .
  • the shell comprises two adjacent axial sections 130, 230.
  • Each of the two sections comprises a tubular wall 131, 231 and an annular row of half-orifices 132, 232 formed in the bosses 133, 233.
  • the rod 36 of this first embodiment is welded to the head of the blade. This is done before mounting the dawn in the shell.
  • the pin 34 can be positioned in a half-orifice 132, 232 of one of the sections despite the size of the rod which is greater than the diameter of the orifice 31, then the other section is fixed to grip the pin 34 in the orifice 31.
  • the rod 36 may have a shape similar to that of the figure 4 , potentially without keyway, become unnecessary due to welding.
  • the figure 7 shows a view according to plane VII: VII defined on the figure 5 .
  • This view shows the assembly of the two flanges 134, 234 by means of a bolt 35.
  • the flanges 134, 234 have through holes 135, 235 for assembling the ferrule sections by screwed elements 35.
  • Back plan on the figure 7 we distinguish bosses 133, 233.
  • the figure 8 shows another embodiment.
  • the connecting rod 36 is here not welded to the pin 34 but the entire blade (blade, pin, connecting rod) is monobloc, made in one piece.
  • the connecting rod can be forged or molded with the rest of the dawn. The functional surfaces (trunnion, extrados / intrados) are then machined.
  • it is the two-part design of the orifice of the ferrule which makes it possible to provide such a one-piece blade with its connecting rod.
  • the figure 9 is a partial isometric view of the ferrule 30.
  • the bosses 133, 233 and flanges 134, 234 and their assembly holes (only the holes 235 of the downstream portion 230 are visible).
  • the flanges can completely connect each of the bosses 133, 233 to the adjacent boss.
  • the upstream section 130 comprises a flange 136 which makes it possible to connect the shell to the nozzle of the compressor.
  • the downstream section 230 comprises a bearing surface, preferably cylindrical 237 for guiding the pads of the synchronizing ring 72 (see figure 10 ).
  • the flanges 134, 234 rise above the tubular wall 131, 231 of a height equivalent to that of the bosses 133, 233. Alternatively, their respective elevations may differ.
  • the sections may have axial centering pins, particularly at the flanges.
  • axial pins provided in one or more of the flanges 134 can enter corresponding axial orifices in one or more of the flanges 234.
  • the figure 10 represents a section of the compressor.
  • the ferrule composed of the two sections 130, 230 is fixed to the support housing of the defrosting spout which carries the stator inlet vanes 28 via the upstream flange 136.
  • a downstream flange 236 may be provided on the downstream section.
  • the actuating mechanism 40 of the pivoting blade comprises a pin 70 which is received in a distal orifice of the rod 36 (equivalent to the orifice 68 of the connecting rod of the figure 4 ).
  • the pin 70 passes through a synchronizing ring 72 and ends with a shoe 74.
  • the pad 74 rests on a cylindrical surface 237 of the downstream section.
  • the cylindrical surface 237 ends upstream by a projection which limits the movement of the pad 74 axially.
  • the projection and the cylindrical surface 237 form a seat for the shoe 74.
  • the synchronizing ring 72 cooperates with as many pins 70 as rods 36 distributed annularly.
  • the ring 72 can be pivotally actuated about the axis 14 by appropriate means such as for example a toothed wheel co-operating with a rack provided on the ring 72.
  • the pivoting of the ring 72 causes a corresponding displacement of the pins 70 along the surface 237 and they thus rotate the rod 36 and the blade 26 about the axis 38.
  • the general shape of the downstream section allows the mounting of the synchronizing ring and pins.
  • the flange 236 has an outer diameter which is substantially smaller than the inner diameter of the ring 72, thus allowing the pins with their pads to be inserted into the ring before the ring and pin assembly is slid axially towards the ring. upstream to be mounted on the downstream section.
  • the journals 34 of the vanes are inserted into the half-orifices 232, then the upstream section is brought to enclose the journals 34 in the orifices 31 thus formed.
  • the flanges 134, 234 are then aimed at each other.
  • the actuating pins 70 carried by the synchronizing ring 72 can be assembled to the connecting rods 36.
  • the fixing of the pins 70 to the rods 36 can take place before the upstream section 130 is positioned in contact with the downstream section 230.
  • the ring 72 can be inserted around the downstream section 230 before the vanes 26 are brought into the half-orifices 232.
  • the embodiment described here has two sections 130 and 230 but one or more additional sections may be provided and assembled in the same way, each of the sections having an annular row of half-holes facing the half-orifices of the adjacent section to forming orifices receiving blade heads which may or may not be of variable orientation.

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Abstract

L'invention concerne un ensemble pour turbomachine (2), comprenant : un tronçon amont (130), un tronçon aval (230), comprenant chacun une rangée annulaire de demi-orifices radiaux semi-cylindriques et une pluralité de brides (134, 234) positionnées entre deux demi-orifices circonférentiellement adjacents, les brides (134, 234) permettant le maintien des deux tronçons ensemble et les demi-orifices formant un orifice (31) lorsque les deux tronçons (130, 230) sont assemblés. Les demi-orifices sont formées sur des surépaisseurs ou des bossages (133, 233), reliés entre eux par les brides (134, 234).L'invention porte aussi sur un procédé d'assemblage des aubes, chacune dans un demi-orifice d'un tronçon, puis l'assemblage de l'autre tronçon, renfermant ainsi les têtes des aubes.

Description

    Domaine technique
  • L'invention concerne le domaine des turbomachines axiales et plus particulièrement les turboréacteurs d'aéronefs. Plus précisément, l'invention concerne la construction d'une virole extérieure d'un compresseur muni d'aubes statoriques à calage variable. L'invention a également trait à un compresseur muni d'une telle virole, au procédé d'assemblage d'un tel compresseur et à une aube pour un tel compresseur.
    • Technique antérieure
  • Le document FR 2 565 297 A1 décrit un stator de compresseur de turbine à gaz. Les aubes statoriques sont orientables autour de leur axe au moyen d'une bielle qui est vissée à chaque tête d'aube. Des logements sont prévus sur la virole pour recevoir les têtes des aubes avec une douille et une bride vient refermer les logements pour enserrer les têtes d'aubes dans leurs logements. La douille et le têtes des aubes sont évidées pour coopérer avec un boulon afin de maintenir radialement l'aube dans son logement.
  • Cette conception est complexe, car elle met en jeu un grand nombre de pièces et l'assemblage d'un tel stator est donc fastidieux.
  • Les documents EP 2 006 495 A1 , US 2016/341068 A1 , US 3,314,654 A et US 3,558,237 A décrivent divers exemples de conceptions pour des logements recevant des aubes. Ces exemples ont en commun de présenter des zones de concentrations de contraintes mécaniques et donc des fragilités structurelles.
    • Résumé de l'invention Problème technique
  • L'invention a pour objectif de résoudre au moins un des problèmes posés par l'art antérieur. L'invention a également pour objectif de proposer une conception plus simple et plus compacte, permettant un montage plus aisé des aubes à orientation variable. L'invention a également pour objectif de proposer une solution légère, économique, fiable, facile à produire, commode d'entretien, et d'inspection aisée.
    • Solution technique
  • L'invention a pour objet un ensemble selon la revendication 1 et un procédé d'assemblage selon la revendication 12.
  • Ainsi, les demi-orifices et les brides des tronçons sont agencés pour permettre l'assemblage des tronçons l'un à l'autre via les brides, les demi-orifices des tronçons étant mis en regard pour former des orifices cylindriques lorsque les deux tronçons sont assemblés.
  • Selon des modes avantageux de l'invention, l'ensemble peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniques possibles :
    • chaque espacement circonférentiel entre deux demi-orifices adjacents contient une bride ;
    • les brides s'étendent circonférentiellement d'un demi-orifice au demi-orifice adjacent ;
    • les brides comprennent chacune deux trous prévus pour recevoir un goujon d'assemblage des tronçons, les trous étant à une position circonférentielle inférieure au quart de la longueur circonférentielle d'une bride, à proximité de chacun des demi-orifices ;
    • les bossages ont une surface extérieure semi-conique et une surface intérieure semi-cylindrique formant le demi-orifice ;
    • le tronçon amont présente une bride à son extrémité axiale opposée aux demi-orifices, pour assembler ledit tronçon à un carter de support de soufflante ou à un bec de dégivrage. Alternativement ou en combinaison, le tronçon aval peut être équipé d'une bride de fixation du côté axial opposé aux demi-orifices ;
    • un des tronçons, notamment le tronçon dit aval, comporte un siège pour une bague de synchronisation de l'orientation des aubes, le siège comprenant une surface cylindrique externe. La bague de synchronisation est aussi appelée anneau de manoeuvre, bague d'actionnement ou bague de commande ;
    • le tronçon qui comprend le siège de la bague ou de patins comprend uniquement, du côté axial du siège opposé aux demi-orifices, des portions de diamètre inférieur à la surface cylindrique du siège, de sorte que la bague éventuellement avec ses patins puisse être montée par translation axiale sur son siège ;
    • un troisième tronçon, relié au tronçon amont ou aval, formant avec celui-ci une autre rangée annulaire d'orifices pour accueillir une autre rangée annulaire d'aubes statoriques ;
    • la bielle est monobloc avec l'aube, venue de matière, soudée ou collée à la tête de l'aube. Par « venus de matière », on entend, fabriqué d'un seul tenant, monobloc ;
    • la bague comprend des patins en contact radial avec le siège ;
    • les brides chevauchent radialement le la bague de synchronisation et sont à distance axialement de celle-ci.
  • L'invention a également pour objet un procédé d'assemblage d'un ensemble tel que décrit ci-dessus, le procédé comprenant les étapes suivantes : l'assemblage d'une bielle de manoeuvre à la tête de chaque aube, ou la fabrication monobloc d'une bielle avec l'aube ; l'introduction des tourillons des aubes dans les demi-orifices d'un des tronçons, préférablement le tronçon aval ; la mise en place de l'autre des tronçons, renfermant ainsi les tourillons dans les orifices ainsi formés ; la fixation, préférentiellement par vissage, des brides des deux tronçons entre elles.
  • Selon un mode avantageux de l'invention, le procédé comprend une étape de fixation de la bague de synchronisation des bielles, préférablement sur le tronçon aval, et préférablement avant le montage des aubes.
  • Selon un mode avantageux de l'invention, le procédé comprend une étape de connexion des bielles à la bague de synchronisation a lieu avant que les tronçons ne soient positionnés en vis-à-vis l'un de l'autre.
  • Alternativement, la bague peut être fixée aux bielles après l'assemblage des deux tronçons.
  • De manière générale, les modes avantageux de chaque objet de l'invention sont également applicables aux autres objets de l'invention. Chaque objet de l'invention est combinable aux autres objets, et les objets de l'invention sont également combinables aux modes de réalisation de la description, qui en plus sont combinables entre eux, selon toutes les combinaisons techniques possibles, à moins que le contraire ne soit explicitement mentionné.
    • Avantages apportés
  • L'invention propose une géométrie spécifique qui permet d'assembler les aubes à orientation variable sans nécessiter le montage de chacune des bielles une fois l'aube montée. Lorsque le compresseur comprend une cinquantaine d'aube par étage, la conception proposée dans la présente invention génère des économies substantielles en temps de montage. De plus, malgré la présence de brides amont et ou aval, cette conception autorise le montage d'une bague de synchronisation monobloc (une bague à 360°) plus compacte.
    • Brève description des dessins
    • La figure 1 représente une turbomachine axiale selon l'invention ;
    • La figure 2 est un schéma d'un compresseur de turbomachine avec un ensemble selon l'invention ;
    • Les figures 3 et 4 montrent respectivement la tête d'une aube et une vue de dessous de la bielle de manoeuvre ;
    • La figure 5 illustre une vue partielle de dessus de l'agencement des deux tronçons ;
    • Les figures 6 et 7 sont des vues en coupe de l'agencement de la tête de l'aube avec une bielle soudée ;
    • La figure 8 est une coupe d'une aube avec une bielle monobloc ;
    • La figure 9 est une vue isométrique partielle de l'agencement des deux tronçons ;
    • La figure 10 illustre une vue en coupe partielle du compresseur.
    Description des modes de réalisation
  • Dans la description qui va suivre, les termes « interne » et « externe » renvoient à un positionnement par rapport à l'axe de rotation d'une turbomachine axiale. La direction axiale correspond à la direction le long de l'axe de rotation de la turbomachine. La direction radiale est perpendiculaire à l'axe de rotation. L'amont et l'aval sont en référence au sens d'écoulement principal du flux dans la turbomachine.
  • La figure 1 représente de manière simplifiée une turbomachine axiale. Il s'agit dans ce cas précis d'un turboréacteur double-flux. Le turboréacteur 2 comprend un premier niveau de compression, dit compresseur basse-pression 4, un deuxième niveau de compression, dit compresseur haute-pression 6, une chambre de combustion 8 et un ou plusieurs niveaux de turbines 10. En fonctionnement, la puissance mécanique de la turbine 10 transmise via l'arbre central jusqu'au rotor 12 met en mouvement les deux compresseurs 4 et 6. Ces derniers comportent plusieurs rangées d'aubes de rotor associées à des rangées d'aubes de stator. La rotation du rotor autour de son axe de rotation 14 permet ainsi de générer un débit d'air et de comprimer progressivement ce dernier jusqu'à l'entrée de la chambre de combustion 8.
  • Un ventilateur d'entrée communément désigné fan ou soufflante 16 est couplé au rotor 12 via un train d'engrenage 13, et génère un flux d'air qui se divise en un flux primaire 18 traversant les différents niveaux susmentionnés de la turbomachine, et en un flux secondaire 20 traversant un conduit annulaire (partiellement représenté) le long de la machine pour ensuite rejoindre le flux primaire en sortie de turbine.
  • Le flux secondaire peut être accéléré de sorte à générer une réaction de poussée nécessaire au vol d'un avion. Les flux primaire 18 et secondaire 20 sont des flux annulaires coaxiaux et emmanchés l'un dans l'autre.
  • La figure 2 est une vue en coupe d'un compresseur d'une turbomachine axiale telle que celle de la figure 1. L'écoulement peut y être transsonique. Le compresseur peut être un compresseur basse-pression 4. Le rotor 12 comprend plusieurs rangées d'aubes rotoriques 24, en l'occurrence trois. Il peut être un tambour monobloc aubagé, ou comprendre des aubes à fixation par queue d'aronde.
  • Le compresseur basse-pression 4 comprend plusieurs redresseurs, en l'occurrence quatre, qui contiennent chacun une rangée d'aubes statoriques 26. Certaines aubes statoriques peuvent être à orientation réglable, également appelé aubes à calage variable. Les redresseurs sont associés au fan 16 ou à une rangée d'aubes rotoriques pour redresser le flux d'air, de sorte à convertir la vitesse du flux en pression, notamment en pression statique.
  • Un bec de dégivrage 22 peut être monté sur un carter qui supporte une rangée d'aubes statoriques d'entrée 28.
  • Les aubes statoriques 26 s'étendent essentiellement radialement depuis une virole externe 30 vers des anneaux internes 32. Les aubes 26 peuvent être fixées à la virole externe 30 à l'aide d'axes. La virole 30 définit une surface interne 29 qui guide le flux de gaz. Selon l'invention, la virole 30 est composée de plusieurs tronçons axiaux.
  • Les aubes 26 comprennent un tourillon 34 cylindrique qui est reçu dans un orifice radial de la virole externe 30. Une bielle 36 solidaire du tourillon et pivotant autour de l'axe du tourillon 34 permet de manoeuvrer le pivotement de l'aube. Des moyens d'actionnement 40 de la bielle 36 sont schématiquement représentés et seront décrits plus loin.
  • Les figures 3 et 4 illustrent un exemple connu de connexion entre la tête d'une aube 26 et la virole externe 30. L'aube 26 comprend une pale 42 présentant un bord d'attaque 44 et un bord de fuite 46. La tête de l'aube 26 peut comprendre un épaulement 48 pour le centrage et la mise en position de l'aube 26 dans la virole 30 ainsi qu'une gorge pour recevoir un joint d'étanchéité. Dans les modes de réalisations connus, la bielle 36 de manoeuvre du pivotement de l'aube est fixée par un écrou 50 sur une portion filetée 52 de la tête de l'aube. Un chanfrein de centrage 54 peut être prévu à l'extrémité du tourillon 34.
  • La tête de l'aube est reçu au droit d'une surépaisseur de la virole 30, qui peut être sous la forme d'un bossage 33.
  • La bielle 36 comprend un orifice conique 60 correspondant au chanfrein 54, un corps 62 et une patte 64. Comme le montre la figure 4 qui est une vue de dessous de la bielle 36, l'orifice 60 peut comprendre une rainure 66 pour recevoir une clavette et ainsi rendre solidaire en rotation l'aube 26 et la bielle 36. La bielle 36 comprend également un trou 68 pour être reliée à un organe d'actionnement (décrit en figure 10). Dans cet exemple, la virole externe 30 présente un orifice recevant le tourillon 34. Le tourillon 34 est inséré dans l'orifice par le bas (dans le sens de la figure 3), puis la bielle 36 est vissée au filet 52.
  • Les figures 5 à 7 montrent un premier mode de réalisation de la connexion entre l'aube 26 et la virole externe 30 selon l'invention
    La figure 5 montre une vue de dessus partielle de l'ensemble selon l'invention.
  • La figure 5 référence les directions VI et VII dont les vues en coupe sont illustrées en figures 6 et 7 respectivement.
  • Deux tronçons 130 et 230 forment la virole. Chacun des tronçons comprend une paroi tubulaire 131, 231 définissant une surface interne de guidage 129, 229 et une série annulaire de demi-orifices 132, 232, formés dans des demi-bossages 133, 233. Les deux demi-orifices 132, 232 forment l'orifice 31 qui reçoit la tête de l'aube. Les deux tronçons 130, 230 sont assemblés via des éléments vissés qui maintiennent deux brides 134, 234 adjacentes ensemble. Les brides 134, 234 peuvent s'étendre d'un bossage au bossage voisin circonférentiellement. La figure 5 ne représente qu'un seul orifice.
  • La figure 6 est une coupe dans le plan VI:VI défini sur la figure 5.
  • La virole comprend deux tronçons axiaux adjacents 130, 230. Chacun des deux tronçons comprend une paroi tubulaire 131, 231 et une rangée annulaire de demi-orifices 132, 232 formés dans les bossages 133, 233.
  • La bielle 36 de ce premier mode de réalisation est soudée à la tête de l'aube. Ceci est effectué avant le montage de l'aube dans la virole. Comme l'orifice 31 résulte de la combinaison des deux tronçons 130, 230, le tourillon 34 peut être positionné dans un demi-orifice 132, 232 d'un des tronçons malgré la dimension de la bielle qui est supérieure au diamètre de l'orifice 31, puis l'autre tronçon est fixé pour enserrer le tourillon 34 dans l'orifice 31.
  • La bielle 36 peut présenter une forme similaire à celle de la figure 4, potentiellement sans rainure de clavette, devenue inutile du fait de la soudure.
  • La figure 7 montre une vue selon le plan VII:VII défini sur la figure 5. Cette vue montre l'assemblage des deux brides 134, 234 au moyen d'un boulon 35. En effet, les brides 134, 234 présentent des trous débouchants 135, 235 permettant l'assemblage des tronçons de virole par éléments vissés 35. En arrière-plan sur la figure 7 on distingue les bossages 133, 233.
  • La figure 8 montre un autre mode de réalisation. Par opposition aux figures 6 et 7, la bielle 36 n'est ici pas soudée au tourillon 34 mais l'ensemble de l'aube (pale, tourillon, bielle) est monobloc, réalisé d'un seul tenant. Par exemple, la bielle peut être forgée ou moulée avec le reste de l'aube. Les surfaces fonctionnelles (tourillon, extrados/intrados) sont ensuite usinées. De la même manière que pour l'exemple des figures 6 et 7, c'est la conception en deux parties de l'orifice de la virole qui permet de prévoir une telle aube monobloc avec sa bielle.
  • La figure 9 représente une vue partielle isométrique de la virole 30. On y voit notamment quelques-uns des bossages 133, 233 ainsi que des brides 134, 234 et leurs trous d'assemblage (seuls les trous 235 du tronçon aval 230 sont visibles). Les brides peuvent relier complètement chacun des bossages 133, 233 au bossage voisin. Le tronçon amont 130 comprend une bride 136 qui permet de connecter la virole au bec du compresseur. Le tronçon aval 230 comprend une surface d'appui, de préférence cylindrique 237 pour guider les patins de la bague de synchronisation 72 (voir figure 10).
  • Dans cet exemple, les brides 134, 234 s'élèvent au-dessus de la paroi tubulaire 131, 231 d'une hauteur équivalente à celle des bossages 133, 233. Alternativement, leurs élévations respectives peuvent différer.
  • Les tronçons peuvent présenter des pions de centrage axiaux, notamment au niveau des brides. Par exemples des pions axiaux prévus dans une ou plusieurs des brides 134 peuvent pénétrer dans des orifices axiaux correspondant dans une ou plusieurs des brides 234.
  • La figure 10 représente une section du compresseur. La virole composée des deux tronçons 130, 230 est fixée au carter de support du bec de dégivrage qui porte les aubes statoriques d'entrée 28 via la bride amont 136. Une bride aval 236 peut être prévue sur le tronçon aval.
  • Le mécanisme d'actionnement 40 du pivotement de l'aube comprend un pion 70 qui est reçu dans un orifice distal de la bielle 36 (équivalent à l'orifice 68 de la bielle de la figure 4). Le pion 70 traverse une bague de synchronisation 72 et se termine par un patin 74. Le patin 74 repose sur une surface cylindrique 237 du tronçon aval. La surface cylindrique 237 se termine en amont par un ressaut qui limite le mouvement du patin 74 axialement. Le ressaut et la surface cylindrique 237 forment un siège pour le patin 74. La bague de synchronisation 72 coopère avec autant de pions 70 que de bielles 36 répartis annulairement. La bague 72 peut être actionnée en pivotement autour de l'axe 14 par des moyens appropriés comme par exemple une roue dentée coopérant avec une crémaillère prévue sur la bague 72. Le pivotement de la bague 72 entraîne un déplacement correspondant des pions 70 le long de la surface 237 et ceux-ci font ainsi pivoter la bielle 36 et l'aube 26 autour de l'axe 38.
  • La forme générale du tronçon aval permet le montage de la bague de synchronisation et des pions. Sur l'exemple illustré en figure 10, la bride 236 a un diamètre externe qui est sensiblement plus petit que le diamètre interne de la bague 72, permettant ainsi aux pions avec leurs patins d'être insérés dans la bague avant que l'ensemble bague et pions ne soit glissé axialement vers l'amont pour être monté sur le tronçon aval.
  • Selon l'invention, les tourillons 34 des aubes sont insérés dans les demi-orifices 232, puis le tronçon amont est amené pour renfermer les tourillons 34 dans les orifices 31 ainsi formés. Les brides 134, 234 sont ensuite visées entre elles. Puis les pions d'actionnement 70 portés par la bague de synchronisation 72 peuvent être assemblés aux bielles 36. Alternativement la fixation des pions 70 aux bielles 36 peut avoir lieu avant que le tronçon amont 130 ne soit positionné au contact du tronçon aval 230. Aussi, la bague 72 peut être insérée autour du tronçon aval 230 avant que les aubes 26 ne soient apportées dans les demi-orifices 232.
  • Le mode de réalisation décrit ici présente deux tronçons 130 et 230 mais un ou plusieurs tronçons additionnels peuvent être prévus et assemblés de la même manière, chacun des tronçons présentant une rangée annulaire de demi-orifices mis en regard des demi-orifices du tronçon adjacent pour former des orifices recevant des têtes d'aube pouvant être, ou non, à orientation variable.

Claims (14)

  1. Ensemble pour turbomachine axiale (2), notamment pour turboréacteur d'aéronef, comprenant :
    - une rangée annulaire d'aubes statoriques (26) avec chacune une pale (42) et une tête radiale (34, 48, 54) contenant un tourillon cylindrique (34), les aubes (26) étant orientable par pivotement autour de l'axe du tourillon (38) ;
    - un dispositif d'actionnement (40) du pivotement des aubes (26) comprenant une bague de synchronisation (72) et des bielles de manoeuvre (36) reliant la bague de synchronisation (72) à chacune des aubes ;
    - une virole externe (30) comprenant une paroi tubulaire (131, 231) et présentant une rangée annulaire d'orifices radiaux (31) pour recevoir les têtes (34, 48, 54) des aubes (26),
    caractérisé en ce que
    la virole externe (30) comprend un tronçon (130) axial de virole externe, dit amont et un tronçon (230) axial de virole externe, dit aval ;
    chacun des tronçons (130, 230) comprenant une surface interne (129, 229) de guidage pour le flux de gaz de la turbomachine, les deux tronçons (130, 230) étant axialement adjacents,
    chacun des tronçons (130, 230) comprenant :
    - une rangée annulaire de demi-orifices radiaux préférentiellement semi-cylindriques (132, 232) ; et
    - au moins une bride (134, 234) positionnée entre deux demi-orifices (132, 232) circonférentiellement adjacents ;
    les demi-orifices (132, 232) étant agencés pour permettre à chacun des demi-orifices (132, 232) d'un tronçon (130, 230) d'être mis en correspondance axiale et circonférentielle avec un demi-orifice (132, 232) de l'autre tronçon (230, 130) pour former une rangée annulaire d'orifices (31),
    l'au moins une bride (134, 234) d'un tronçon (130, 230) étant agencée pour être mise en correspondance axiale et circonférentielle avec l'au moins une bride (134, 234) de l'autre tronçon (230, 130) ;
    la tête (34, 48, 54) de chacune des aubes (26) présentant une portion radiale externe (36, 62, 64) du côté du tourillon (34) opposé à la pale (42), la portion radiale externe (36, 62, 64) s'étendant circonférentiellement et/ou axialement d'une dimension qui est supérieure au diamètre de l'orifice (31) correspondant,
    les tronçons (130, 230) étant pourvus d'une rangée annulaire de surépaisseurs radiales ou bossages (133, 233) accueillant les demi-orifices (132, 232),
    les surépaisseurs radiales ou bossages (133, 233) étant reliés deux à deux circonférentiellement par les brides (134, 234).
  2. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un des tronçons (130, 230), notamment le tronçon aval (230), comporte un siège pour le système d'actionnement (40) de l'orientation des aubes (26), le siège comprenant une surface cylindrique externe (237).
  3. Ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce que le tronçon (130, 230) qui comprend le siège présente du côté axial du siège opposé aux demi-orifices (132, 232), uniquement des portions de diamètre inférieur au diamètre de la surface cylindrique (237) du siège.
  4. Ensemble selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce chaque espacement circonférentiel entre deux demi-orifices (132, 232) adjacents contient une des brides (134, 234).
  5. Ensemble selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les brides (134, 234) s'étendent circonférentiellement complètement d'un demi-orifice (132, 232) au demi-orifice (132, 232) adjacent.
  6. Ensemble selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les brides (134, 234) comprennent chacune deux trous (135, 235) prévus pour recevoir un axe de fixation (35) d'assemblage des tronçons (130, 230), les trous (135, 235) étant à une position circonférentielle inférieure au quart de la longueur circonférentielle d'une bride (134, 234), à proximité de chacun des demi-orifices (132, 232).
  7. Ensemble selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les bossages (133, 233) ont une surface extérieure semi-conique et une surface intérieure semi-cylindrique formant le demi-orifice (132, 232).
  8. Ensemble selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le tronçon amont (130) présente une bride (136) à son extrémité axiale opposée aux demi-orifices (132), pour assembler ledit tronçon (130) à un carter de support de soufflante ou à un bec de dégivrage (22).
  9. Ensemble selon l'une des revendications précédentes, comprenant un troisième tronçon, relié au tronçon amont ou au tronçon aval (130, 230), formant avec celui-ci une autre rangée annulaire d'orifices pour accueillir une autre rangée annulaire d'aubes statoriques.
  10. Ensemble selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la bague (72) porte des patins (74) en contact radial avec une surface cylindrique (237) d'un des tronçons (130, 230).
  11. Ensemble selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les brides (134, 234) chevauchent radialement la bague (72) et sont à distance axialement de celle-ci.
  12. Procédé d'assemblage d'un ensemble selon l'une des revendications 1 à 11, le procédé comprenant les étapes suivantes :
    - l'assemblage d'une bielle (36) de manoeuvre à la tête (34, 48, 54) de chaque aube (26), ou la fabrication monobloc d'une bielle (36) avec l'aube (26) ;
    - l'introduction des tourillons (34) des aubes (26) dans les demi-orifices (232) d'un des tronçons, préférablement le tronçon aval (230) ;
    - la mise en place de l'autre des tronçons (130), renfermant ainsi les tourillons (34) dans les orifices (31) ainsi formés ;
    - la fixation, préférentiellement par vissage (35, 135, 235), des brides (134, 234) des deux tronçons (130, 230) entre elles.
  13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de fixation de la bague (72) de synchronisation des bielles (36), préférablement sur le tronçon aval (230), et préférablement avant le montage des aubes (26).
  14. Procédé selon l'une des revendications 12 ou 13, caractérisé par une étape de connexion des bielles (36) à la bague de synchronisation (72) avant que les tronçons (130, 230) ne soient positionnés en vis-à-vis l'un de l'autre.
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