Brevet FR2515557A1 — publié le 19830506

Dispositif en vue de rectifier un carter de ventila- teur de turbine. La présente invention concerne un dispositif destiné à rectifier un carter de ventilateur pour une turbine à gaz dans le but de définir une ouverture ex- centrique dans laquelle est localisé le ventilateur. La structure de ce carter est telle que les têtes des pales du ventilateur peuvent venir s'engager sur le carter au cours de certaines périodes de mise en ser- vice, par exemple, lors du décollage pendant lequel le carter du ventilateur est déformé par les pressions qu'il subit. On a constaté que le carter du ventilateur de certaines turbines à gaz utilisées dans l'aviation su- bissait une déformation dans certaines conditions de mise en service, par exemple, au décollage, si bien que, dans certains cas, le carter peut venir s'engager sur les têtes des pales du ventilateur en endommageant ainsi ce dernier ou la surface intérieure environnante du carter On peut supprimer ce problème en donnant une configuration excentrique à l'ouverture ménagée pour le ventilateur dans le carter, de telle sorte que, à mesure de la déformation de celui-ci, il y ait tou- jours, entre la tête des pales du ventilateur et le car- ter, un espace libre suffisant pour éviter tout contact entre eux Dans les turbines qui sont déjà en service dans l'aviation, il est souhaitable que cette excentri- cité soit obtenue sans devoir retirer la turbine hors de l'aéronef. Une caractéristique de la présente invention réside dans un dispositif à rectifier qui peut être installé dans l'arbre de la turbine et au moyen duquel la surface concentrique désirée peut être rectifiée dans le carter de ventilateur. Une autre caractéristique réside dans la possi- bilité de rectifier cette surface excentrique alors que la turbine est toujours montée dans l'aéronef, l'excen- tricité souhaitée étant obtenue à l'emplacement désiré par rapport à l'aéronef. Une autre caractéristique encore réside dans un dispositif à rectifier conçu pour être monté sur l'arbre de la turbine et qui est disposé de telle sor- te que l'on puisse rectifier la moitié supérieure du carter de ventilateur pour qu'elle soit excentrique par rapport à l'arbre et la moitié inférieure, pour qu'elle soit également excentrique par rapport à l'arbre, mais concentrique par rapport à un point situé juste en des- sous de cet arbre. Suivant l'invention, on prévoit un dispositif à rectifier comportant un moyeu destiné à être monté sur l'arbre de la turbine à l'intervention de deux cames désaxées ayant chacune le même degré d'excentricité et disposées de telle sorte que le dispositif à rectifier tournant sur l'axe de l'arbre puisse recti- fier soit une surface concentrique, soit une surface excentrique par rapport à cet arbre, moyennant un réglage sélectif des cames. Un bras articulé sur la came désaxée extérieure peut supporter, à son extrémité extérieure, un élément de rectification occupant une position lui permettant de venir s'engager sur le carter de venti- lateur pour y exécuter une opération de rectification. Etant donné que les positions des cames se neutralisent, l'élément de rectification engendre une surface rectifiée concentrique par rapport à l'arbre de la turbine, les cames étant ensuite situées en dehors de cette position pour assurer le degré d'excentricité souhaité L'emplacement du décalage peut être établi par la position des cames, amenant ainsi l'élément de rectification à produire, dans une partie du carter de ventilateur, une surface rectifiée qui est excentrique par rapport à l'axe de l'arbre en étant localisée cor- rectement dans le carter. Les objets, caractéristiques et avantages précités de la présente invention, ainsi que d'autres apparaîtront plus clairement à la lecture de la des- cription détaillée ci-après des formes de réalisation préféréesde cette dernière, données en se référant aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en élévation de face d'un dispositif à rectifier suivant l'invention; la figure 2 est une vue en coupe prise sui- vant la ligne 2-2 de la figure 1; la figure 3 est une vue en élévation agrandie de la structure support prévue pour la ponceuse à tam- bour; la figure 4 est une vue agrandie prise à an- 1 S gle droit par rapport à la figure 3; la figure 5 est une vue schématique illustrant les cames dans une position concentrique pour la recti- fication de la surface excentrique; la figure 6 est une'vue schématique illustrant les cames dans la position décalée pour la rectifica- tion de la surface excentrique; la figure 7 est une vue en plan d'un détail; et la figure '8 est un diagramme de la compensation d'excen- tricité. La fonction du dispositif de l'invention est de permettre la rectification d'une partie du carter de ventilateur en vue d'obtenir une surface qui est con- centrique par rapport à l'arbre de la turbiné, le reste du carter de ventilateur étant rectifié en une surface excentrique par rapport à cet arbre Cette rectifica- tion a été rendue nécessaire par suite du fléchisse- ment que subit le carter de ventilateur lors du décolla- ge pendant lequel on constate que la moitié inférieure du carter de ventilateur subit un fléchissement ascen- dant suffisant pour que le carter vienne s'engager sur les têtes des pales du ventilateur C'est probablement là une conséquence des pressions d'air agissant sur le carter du ventilateur à mesure que l'aéronef commence à prendre de l'altitude et à un moment o les axes des turbines forment un angle aigu par rapport à l'air en- vironnant, si bien que les poussées du vent qui s'exer- cent sur la moitié inférieure du carter de ventilateur peuvent le déformer. Pour réaliser l'objet précité, le tambour de rectification est monté à l'extrémité extérieure d'une barre qui est articulée sur l'axe de la turbine, ce tambour occupant une position lui permettant de venir s'engager sur la surface du carter qui entoure le ven- tilateur aux têtes des pales de ce dernier Le moyeu pour la barre support est disposé sur deux manchons excentriques à emboîtement qui peuvent tourner l'un par rapporteà l'autre en vue de déplacer l'axe de rotation du moyeu vers un point espacé de l'axe de la turbine. Lorsque les manchons excentriques sont localisés pour annuler mutuellement leur excentricité, le moyeu tourne sur l'axe de la turbine en vue de conférer la surface concentrique désirée au carter entourant le ventilateur. Ensuite, par un déplacement de la position des manchons excentriques dans la mesure souhaitée, la partie restan- te du carter peut être rectifiée de telle sorte qu'elle soit excentrique par rapport à l'axe de la turbine. En se référant tout d'abord à la figure 2, l'ar- bre de la turbine comporte une extrémité filetée 2, une surface de guidage 4 espacée de cette dernière, ainsi qu'un épaulement 6 formé à l'extrémité de la surface 4. Un premier manchon excentrique 8 comporte une surface intérieure 10 venant s'engager sur la surface de guida- ge 4, ainsi qu'une surface intérieure filetée espacée 12 venant s'engager sur l'extrémité filetée 2 Un écrou 14 empêche tout déplacement du manchon 8. Le manchon intérieur ou premier manchon excen- trique 8 comporte une bride extérieure 16 sur laquelle vient s'engager un épaulement 18 d'un second manchon excentrique 20 entourant le premier manchon Ce man- chon 20 comporte des surfaces de guidage espacées 22 et 24 venant s'engager sur des surfaces de guidage co- opérantes 26 et 28 du manchon 8, ce manchon 20 étant maintenu en place axialement par un écrou 30 venant se visser sur les filets 32 du manchon 8 On peut faire tourner librement le manchon extérieur ou second man- chon 20 sur le manchon intérieur à des fins de réglage. Un moyeu 34 pour la barre support 36 du dis- positif de rectification est localisé sur le manchon extérieur Ce moyeu comporte des surfaces intérieures de guidage 38 et 40 venant s'engager sur des surfaces de guidage coopérantes 42 et 44 du manchon extérieur. Une bride 46 prévue à une extrémité du manchon extérieur et un écrou de serrage 48 adapté sur l'autre extrémité empêchent un mouvement axial'du moyeu et lui permettent de tourner sur le manchon pour exécuter l'opération de rectification. La barre 36 s'étend vers l'extérieur à partir du moyeu et supporte, à son extrémité extérieure, une plaque 50 au bord de laquelle est articulé un support 51 soutenant un dispositif de serrage 52 (figure 3) des- tiné à recevoir le carter et le moteur 54 du tambour de ponçage 56 Ce dernier occupe une position lui per- mettant de venir s'engager sur la surface d'étanchéité d'un déflecteur annulaire 60 entourant le ventilateur de la turbine Ce déflecteur est généralement légèrement coni- que et l'axe d'articulation de la bague de serrage est parallèle à la surface d'étanchéité, de telle sorte que la surface coupante du tambour soit localisée parallèle- ment à la surface d'étanchéité à rectifier. La ponceuse à tambour est généralement poussée manuellement contre la surface à rectifier au moyen d'un bras 62 fixé au support 51 et s'étendant vers l'axe du dispositif Le mouvement de ce bras 62 est limité par un goujon 64 s'étendant à partir de la bar- re 36 et passant à travers le bras 62 Le mouvement du bras est limité dans une direction de désengagement vis-à-vis du tambour de ponçage au moyen d'un écrou 66 dont on peut régler la position sur le goujon, ainsi que dans une direction d'engagement sur ce tambour, au moyen d'un écrou 68 Un ressort 70 peut être utilisé pour maintenir le tambour de ponçage normalement en de- hors de tout contact avec la surface à rectifier, la ponceuse étant poussée à l'encontre de la tension de ce ressort en la maintenant manuellement contre la sur- face précitée En faisant tourner manuellement le se- cond écrou 68, on peut régler la profondeur de coupe à laquelle agit la ponceuse au cours de l'opération de rectification Un écrou supplémentaire 72 limite le mouvement de l'écrou 68 et détermine la position du tambour lorsque la surface à rectifier a atteint la dimension souhaitée. Afin d'équilibrer la ponceuse à tambour, le moyeu 34 comporte une seconde barre 74 s'étendant en porte à faux à l'opposé de la;barre 36 Cette barre 74 comporte un contrepoids 76 destiné à compenser le poids de la ponceuse à tambour La barre 74 peut égale- ment comporter, à son extrémité, une rainure en queue d'aronde destinée à recevoir un élément de montage en queue d'aronde 78 supportant un indicateur à cadran 80 conçu pour contrôler la dimension de la surface à rec- tifier On peut envisager un perfectionnement supplé- mentaire consistant à utiliser un bras 81 qui s'étend vers l'extérieur à partir du support 51 et comporte, à son extrémité extérieure, un galet 82 destiné à venir s'engager sur le bord 84 du carter, localisant ainsi axialement le tambour de ponçage sur le carter annulai- re dans une position permettant de rectifier la bague d'étanchéité à l'emplacement approprié. Après avoir réglé le dispositif de telle sorte que les cames se neutralisent, on fait tourner le tam- bour de ponçage autour du moyeu pour rectifier la par- tie précitée de la surface du carter de ventilateur afin qu'elle soit concentrique par rapport à l'axe de l'arbre Au terme de cette rectification, on règle la position des cames en faisant tourner la seconde came sur la première afin d'obtenir l'excentricité souhaitée, après quoi les cames sont verrouillées en place l'une par rapport à l'autre Les cames peuvent être empêchées de tourner dès qu'elles sont réglées au moyen d'une pe- tite plaque 86 surmontant les extrémités des deux cames annulaires et supportant une broche filetée 88 destinée à venir s'engager sur la came annulaire intérieure, ainsi qu'une autre broche filetée 90 destinée à venir s'engager sur la came annulaire extérieure Par désen- gagement de la broche extérieure 90, on peut faire tourner la seconde came annulaire par rapport à la pre- mière jusqu'à ce qu'on atteigne l'excentricité souhai- tée Des repères 92 figurent avantageusement sur la seconde came annulaire afin d'indiquer le degré d'excen- tricité (en microns) obtenu en fonction de la distance de déplacement des cames On comprendra que l'on peut obtenir n'importe quel degré d'excentricité allant jus- qu'à la limite d'excentricité maximum des deux cames annulaires Pour régler l'excentricité désirée, on fait tourner la came annulaire extérieure 20 au moyen de sa bride 46 jusqu'à ce qu'on obtienne l'excentricité sou- haitée, laquelle est représentée par la ligne A-A' en figure 8 En se référant à cette figure, le point A représente la ligne centrale de la turbine, le point B représente le centre de la surface excentrique extérieu- re de la came 8 et le point C, le centre de la came extérieure 20 à l'excentricité maximum A mesure que l'on fait tourner la came extérieure sur la came inté- rieure'à partir de la position concentrique, la ligne centrale de la surface de la came extérieure se déplace de la position A concentrique par rapport à l'arbre, au point C situé le long de la ligne en traits discon- tinus Dès lors, pour obtenir l'excentricité désirée, on fait tourner la came extérieure afin de déplacer la ligne centrale de cette came du point A vers le point C le long de la ligne en traits discontinus Lorsque le point A' désiré est atteint pour obtenir une excentri- cité égale au vecteur A-A', on verrouille les deux ca- mes contre toute rotation au moyen de la patte de ver- rouillage 86 Le sens dans lequel est dirigé le vec- teur A-A' est indiqué dans le dessin et, afin d'orienter ce vecteur dans la direction souhaitée, par exemple, vers la base de la turbine, de telle sorte que l'excen- tricité soit orientée dans cette direction, on fait pivo- ter l'ensemble de l'appareil d'une seule pièce avec l'arbre sur lequel il est monté, sur l'angle a, dirigeant ainsi le vecteur A-A' vers la base du carter de la tur- bine Ce réglage est aisément déterminé en se servant des repères 92 figurant sur là face de la came. Ce dispositif peut être conçu pour assurer une compensation supplémentaire Comme on le sait, lorsque la turbine est au repos, les espaces libres subsistant dans les paliers permettent, à l'arbre, de descendre sur une importante distance à partir de la ligne centra- le réelle de la turbine, c'est-à-dire la ligne centrale autour de laquelle tourne cet arbre Ce déplacement de l'arbre de la turbine peut être de l'ordre de plusieurs dixièmes de millimètre Afin de corriger le déplace- ment du disque au cours de l'opération de rectification, l'excentricité de la came extérieure peut être supérieu- re à celle de la came intérieure d'une valeur égale au déplacement de l'arbre Dès lors, lorsque le dis- positif à rectifier est en service et que les excentri- ques sont décalés l'un par rapport à l'autre; l'excen- S tricité intérieure étant dirigée vers la base de la turbine et l'excentricité extérieure, vers le sommet de cette dernière, la plus forte excentricité de l'ex- centrique extérieur aura pour effet de faire tourner le dispositif à rectifier sur la ligne centrale de-la turbine, compensant ainsi le déplacement de l'arbre au cours de la mise en service de ce dispositif En d'autres termes, le dispositif à rectifier est en service lorsque la turbine ne fonctionne pas et, par conséquent, à un moment o l'arbre de la turbine se déplace vers le bas à partir de la ligne centrale de cette dernière. Bien qu'il puisse apparaître que la rectifica- tion de ces deux surfaces sur des axes espacés l'un de l'autre pourrait laisser subsister une pointe inoppor- tune entre les deux surfaces' rectifiées, la hauteur de cette pointe sera insignifiante par rapport au dégré d'excentricité et au rayon de la surface à rectifier. La fonction des manchons excentriques lors de la loca- lisation du moyeu dans une position permettant de rec- tifier une seconde surface excentrique par rapport à l'arbre de la turbine, est illustrée dans les figures 5 et 6 dont une montre schématiquement la position qu'oc- cupent les cames lorsqu'elles se neutralisent,'tandis que l'autre montre la position qu'occupent les cames pour produire une excentricité atteignant l'excentricité maximum des deux manchons Moyennant une localisation sous d'autres angles mutuels, on comprendra que l'on peut obtenir n'importe quel degré d'excentricité désiré allant jusqu'à l'excentricité maximum des deux excentri- ques Il importe toutefois que le centre d'excentricité et la dimension de l'excentricité obtenue soient locali- sés, par rapport au carter de la turbine, de telle sor- te que la surface rectifiée excentrique par rapport à l'arbre de la turbine occupe la position correcte. Cette caractéristique a été expliquée ci-dessus à pro- s pos de l'utilisation de la plaque 86 et de sa localisa- tion par rapport aux deux cames. Bien que l'invention ait été illustrée et dé- crite en se référant à une de ses formes de réalisation préférées, l'homme de métier comprendra que diverses modifications et omissions peuvent être envisagées tant dans sa forme que dans ses détails sans se départir de son esprit et de son cadre. il REVENDICATIONS 1 Dispositif à rectifier pour le déflecteur d'air du ventilateur d'une turbine à gaz,laquelle com- prend un arbre,caractérisé en ce qu'il comprend: une structure support fixée à l'arbre de la tur- bine et comprenant deux manchons excentriques dont un entoure l'autre; un moyeu monté sur cette structure; une barre disposée sur ce moyeu; et un élément de rectification adapté sur l'extrémi- té extérieure de la barre, les manchons excentriques pouvant tourner l'un par rapport à l'autre en vue de régler l'excentricité du moyeu par rapport à l'arbre. 2 Dispositif à rectifier suivant la revendi- cation 1, caractérisé en ce que l'excentricité des manchons est la même, de telle sorte que, dans une posi- tion des manchons, les excentricités s'annulent, tandis que la rotation du moyeu peut avoir lieu sur l'axe de l'arbre support % 3 Dispositif à rectifier suivant la revendi- cation 1, caractérisé en ce qu'il comprend une plaque articulée à l'extrémité extérieure de la barre, le dis- positif à Tectifier étant monté sur cette plaque, tan- dis qu'un bras est disposé dans cette-dernière en vue de déplacer le dispositif à rectifier radialement con- tre le déflecteur d'air périphérique. 4 Dispositif à rectifier suivant la revendi- cation 1, caractérisé en ce qu'il comprend des éléments de serrage destinésà empêcher la rotation des manchons excentriques dans n'importe quelle position sélection- née de ces derniers. Dispositif à rectifier suivant la revendi- cation 1, caractérisé en ce qu'un manchon est mobile et l'autre fixe, les éléments de serrage étant locali- lés pour indiquer l'excentricité maximum du manchon mobile. 6 Dispositif à rectifier suivant la revendi- cation 1, caractérisé en ce que le moyeu supporte une seconde barre opposée à la première, cette seconde bar- re supportant un contrepoids destiné à équilibrer le dispositif à rectifier. 7 Dispositif à rectifier en vue de réaliser une surface excentrique sur le déflecteur d'air du ven- tilateur d'une turbine à gaz, laquelle comporte un ar- bre, caractérisé en ce qu'il comprend: une structure support destinée à être fixée à l'ex- trémité de l'arbre et comportant un élément conçu pour l'empêcher de tourner sur ce dernier, cette structure comprenant: deux manchons excentriques dont un entoure l'autre, le manchon extérieur pouvant tourner par rapport au manchon intérieur; un moyeu tourillonné sur le manchon extérieur; une barre montée sur ce moyeu duquel elle s'étend radialement; une plaque articulée sur l'extrémité extérieure de cette barre; et un élément de rectification monté sur cette plaque et occupant une position lui permettant de venir s'en- gager sur le déflecteur d'air. 8 Dispositif à rectifier suivant la revendi- cation 7, caractérisé en ce que l'axe de la plaque ar- ticulée est parallèle au déflecteur d'air à rectifier. 9 Dispositif à rectifier suivant la revendi- cation 7, caractérisé en ce que la plaque comporte un bras au moyen duquel elle peut être déplacée pour pous- ser le dispositif à rectifier contre le déflecteur d'air. Dispositif à rectifier suivant la revendi- cation 9, caractérisé en ce que le bras comporte des butées réglables destinées à limiter son mouvement, li- mitant ainsi le mouvement du dispositif à rectifier. 11 Dispositif à rectifier suivant la reven- dication 7, caractérisé en ce que le moyeu comporte une seconde barre opposée à la première, cette seconde barre supportant un contrepoids destiné à équilibrer le dispositif à rectifier. 12 Dispositif à rectifier suivant la reven- dication 7, caractérisé en ce que le manchon extérieur supporte des éléments destinés à maintenir les man- chons dans une relation fixe l'un par rapport à l'autre, ces éléments étant localisés pour indiquer l'excentri- cité maximum du manchon mobile.