Brevet FR2572769A1 — publié le 19860509

L'invention concerne de manière générale des mo teurs à turbosoufflante et des moteurs à turbopropulseurs et, plus particulièrement des moyens de support de pales de propulseurs à pas variable. Les moteurs à turbine à gaz comportent générale- ment un générateur de gaz qui comprend un compresseur pour comprimer l'air s'écoulant dans le moteur, une chambre de combustion dans laquelle le combustible et mélangé avec l'air comprimé et enflammé pour former un courant gazeux d'énergie élevée et une turbine qui comporte un rotor pour entraîner le compresseur. De nombreux moteurs comportent en outre une deuxième turbine, connue sous le nom de turbine de puissance, située à l'arrière du générateur de gaz et qui extrait l'énergie de l'écoulement gazeux pour entraîner soit une soufflante carénée, soit une hélice. Un perfectionnement récent des moteurs à turbo- soufflantes ou à turbopropulseurs décrits ci-dessus est le moteur à soufflante non caréné. Dans le moteur à soufflante non caréné, la turbine de puissance comprend des rotors et des aubes de turbine contrarotatifs qui entraînent des aubes contrarotatives de soufflante non carénée situées radiale- ment par rapport à la turbine de puissance. De manière à obtenir une performance optimale, chacune des aubes de souf- flantes non carénée aura un pas variable, ce qui nécessite -2- un palier de retenue d'aube pour supporter chaque moyeu d'aube. Dans les moteurs à turbopropulseur conventionnels, le palier de retenue d'aube est supporté par une structure en forme de cuvette relativement profonde. Ceci est néces- saire pour limiter les déviations du palier qui sont provo- quées par les charges centrifuges élevées des aubes rota- tives. Par exemple, les rapports entre la profondeur de l'anneau du moyeu et le diamètre sont de l'ordre de 2 à 1 ou plus. L'emplacement radial des aubes de soufflante non carénée par rapport à la turbine de puissance limite la profondeur du palier de moyeu. Le problème général posé est comment supporter plusieurs aubes rotatives à pas variable avec un support de moyeu relativement peu profond. La présente invention a pour but de réaliser: - un nouveau moyen perfectionné de support d'aube pour des aubes rotatives à pas variable; un moyen de support d'aube avec un palier ayant un rapport entre le diamètre et la profondeur du moyeu infé- rieur à 1,0; - un moyen de support d'aube de faible poids pour des aubes rotatives à pas variable de propulseurs, ce qui minimise les déviations de palier de moyeu. La présente invention comprend un moyen de support d'aube pour une série d'aubes de propulseur à pas variable qui peuvent tourner autour d'un axe dans un moteur à turbine à gaz. Le moyen de support d'aube comporte deux couronnes placées coaxialement, une série de paliers de forme générale cylindrique et un moyen de renforcement. Les paliers sont supportés entre les couronnes. Chacun des paliers a des bords radialement intérieur et radialement extérieur et est adapté pour supporter une aube respective. Un moyen de ren- forcement empêche la distorsion du bord intérieur du palier. - La description qui va suivre se réfère aux figures -3 annexées qui représentent respectivement: - Figure 1, un moteur à turbine à gaz comportant la présente invention; - Figure 2, une vue en coupe détaillée du moyen de support d'aubes représenté figure 1; - Figure 3, une vue en perspective du moyen de support d'aubes selon la présente invention; - Figure 4, une vue prise selon la ligne 4-4 de la figure 1. La figure 1 représente un moteur à turbine à gaz avec une section de compresseur 12, une chambre de combus- tion 14 et une turbine 16 disposés suivant une relation d'écoulement axial. La turbine de puissance 18 est située à l'arrière de la turbine 16. Dans la configuration de moteur particulière -représentée, la turbine de puissance 18 com- prend des rotors contrarotatifs 20 et 22 entraînés par des aubes de turbine contrarotatives 24 et 26 respectivement. Des aubes de soufflante non carénée 28 et 30 sont situées radialement par rapport à la turbine de puissance 18 et tournent avec les rotors 20 et 22, respectivement. Bien que l'on ait décrit ici un mode de réalisation pour des aubes contrarotatives de soufflante non carénée, il apparaîtra clairement à l'homme de l'art que l'invention n'est pas limitée à ceci, mais qu'elle s'applique également à des aubes tournant dans le même sens. La figure 2 représente de manière plus détaillée certaines des caractéristiques du moyen de support d'aube 32. Ces moyens comportent un palier de forme générale cylin- drique 34. Le palier 34 a un bord ou surface 36 radialement extérieur et un bord ou surface 38 radialement intérieur. Dans le mode de réalisation représenté, le palier 34 com- porte une bride regardant vers l'intérieur 40 pour supporter un moyen de roulement radialement extérieur 52 et un moyen de roulement radialement intérieur 44. Le support d'aube 32 comprend en outre un moyen de renforcement 56 du bord - 4 - intérieur 34 du palier. Par exemple, le moyen de renforce- ment 56 peut comporter une plaque pleine ou cloison reliée rigidement au bord intérieur 38. Le moyeu d'aube 46 est situé à l'intérieur du S palier 34 et en est espacé par les roulements 42 et 44. Il existe de nombreux moyens pour maintenir le moyeu d'aube 46 à l'intérieur du palier 34. Par exemple, dans le mode de réalisation représenté, le moyeu d'aube 46 est maintenu par le filetage 48. L'aube 28 peut-être soit formée d'un seul tenant avec le moyeu d'aube 46, soit fixée à ce dernier par des moyens appropriés. Par exemple, la figure 2 représente une aube 28 qui est fixée par une queue d'aronde 50. Bien que non représentée figure 2, l'aube 28 peut avoir un pas variable. Dans ce cas, l'aube 28 et le moyeu d'aube 48 peuvent tourner par rapport à l'axe d'aube 52. La figure 3 représente une autre vue du moyen de support d'aube 32 ne comportant pas les roulements 42 et 44 ni l'aube 28 représentés figure 2. En plus du palier 34, le moyen de support d'aube 32 comporte deux couronnes 54 si- tuées axialement. Comme on peut le voir en comparant les fi- gures 3 et 2, les couronnes 54 supportent le palier 34 et se raccordent à des côtés opposées du palier 34. La figure 4 représente une vue arrière du moyen de support d'aube 32 comportant le palier 34 et une couronne 54. La couronne 54 a une forme généralement linéaire entre deux aubes adjacentes 28. Ainsi, la totalité de la couronne 54 a une forme générale polygonale. Il est compris dans le cadre de l'invention d'avoir aussi des couronnes polygonales de forme non régulière. Par exemple, si une charge supplé- mentaire est située sur la couronne 54 entre des aubes adja- centes 28, la couronne 54 peut être configurée de manière à avoir un renflement à cet endroit tout en étant reliée à des aubes adjacentes 28 par des segments de forme générale li- néaire. De cette manière, on conserve les avantages de la forme polygonale. $-- La configuration ainsi décrite, réalise un palier 34 relativement peu profond pour supporter un moyeu d'aube 46. Par exemple, le rapport de la distance entre le bord extérieur 36 et le bord intérieur 38 au diamètre intérieur S 58 du palier 34 est inférieur à 0,7. En fonctionnement, les aubes de propulseur 28 tournent autour de l'axe du moteur 60. Une telle rotation a pour résultat des charges centrifuges importantes sur le mo- yeu d'aube 46. Ces charges doivent être transférées aux cou- ronnes 54 principalement par les paliers 44. Comme on peut le voir figure 3, la région de raccordement 62 a une struc- ture plus importante que le palier 34 à l'endroit de la ré- gion de recouvrement 64 entre des anneaux adjacentes 54. Ainsi, le palier 34 aura tendance à fléchir dans la région de recouvrement 64 tout en demeurant relativement rigide dans la région de raccordement 62. Cette rigidité non uniforme du palier 34 peut avoir pour résultat des déviations dans les roulements 44 qui produisent soit une usure excessive, soit une usure non uniforme. De manière à diminuer ces déviations, un moyen de renforcement 56 pour empêcher les distorsions du bord inté- rieur du palier 38 a été réalisé. De cette façon, les dévia- tions du palier 34 dans la région de recouvrement 64 peuvent être diminuées jusqu'à des niveaux acceptables. Les couronnes 54 ont une forme générale polygo- nale, comme décrit ci-dessus en liaison avec la figure 4. Les anneaux polygonales sont capables de réagir aux charges centrifuges importantes des aubes de soufflante en créant des forces de réaction dans la section droite de l'anneau. De plus, les segments de bague, généralement linéaires re- liant les aubes adjacentes éliminent les moments de flexion supplémentaires qui seraient créés par une bague courbe. Il apparaîtra clairement à l'homme de l'art que la présente invention n'est pas limitée aux aubes contrarota- tives de soufflante non carénées. L'invention s'applique également à toutes aubes de propulsion à pas variable. - 6 - REVENDICATIONS 1. Dans un moteur à turbine à gaz comportant plu- sieurs aubes de propulsion à pas variable tournant autour d'un axe (60), un moyen de support d'aube caractérisé en ce qu'il comporte: - deux couronnes (54) situées axialement; - une série de paliers (34) de forme générale cylindrique placés et supportés entre les anneaux, chacun des paliers (34) ayant des bords radialement extérieur (36) et radialement intérieur (38) et étant adaptés pour suppor- ter une aube; et - un moyen de renforcement (56) pour empêcher la distorsion du bord intérieur (38) du palier. 2. Moyen de support d'aube selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de renforcement comporte une cloison fixée au bord intérieur. 3. Moyen de support d'aubes selon la revendication 2, caractérisé en ce que le rapport de la distance entre les bords intérieur (38) et extérieur (36) du palier (34) au diamètre intérieur du palier est inférieur à 0,7. 4. Moyen de support d'aube selon la revendication 1, caractérisé en ce que les couronnes (54) ont une forme générale polygonale.