Brevet FR2599785A1 — publié le 19871211

L'invention concerne un aubage directeur d'entrée d'air à aubes à calage variable pour turboréacteur, lesdites aubes étant maintenues en porte-à-faux à 11 entrée du compresseur entre la paroi extérieure de l'entrée d'air et une couronne intérieure disposée en aval du capot central tournant. On connaît par exemple du brevet FR-A- 2.419.390 un distributeur dans lequel les aubes directrices sont maintenues par des tourillons de tête et de pied dans des couronnes extérieure et intérieure respectivement fixées à l'enveloppe de la turbine et à un élément porteur central. L'extrémité du tourillon de la tete d'aube est munie d'un levier dont une extrémité est attaquée par une couronne de commande qui détermine l'orientation des aubes. Les pales sont refroidies par le passage, à l'intérieur des tourillons des aubes, d'air de refroidissement qui s'échappe par leur bord aval tandis que les platesformes sont refroidies par une pellicule d'ai stéchappant entre des parties terminales intérieures et extérieures des parois de la chambre de combustion et les segments des couronnes extérieure et intérieure. Le brevet GB-A- 1.505.858 montre une autre forme de réalisation d'une commande d'aubes orientables dans laquelle l'extrémité du pivot de tête d'une aube est entrainéeen rotation par l'intermédiaire d'un levier par un vérin. Les pivots de tête de chacune des aubes présentent des secteurs dentés diamétralement opposés qui coopèrent avec deux crémaillères mobiles annulaires. L'action du vérin produit la rotation du pivot de l'aube commandée dont les secteurs dentés entraient le déplacement des crémaillères et par conséquent la rotation des pivots des autres aubes, non directement commandées,par l'intermédiaire de leurs secteurs dentés. Dans ces différents systèmes, les jeux existant entre les couronnes intérieure et extérieure et les extrémités des pales doivent autre suffisamment importants pour permettre les changements d'orientation des aubes puisque lesdites couronnes déterminent des surfaces cylindriques ou tronconiques. Ces jeux entraient des perturbations dans l'écoulement aérodynamique de l'air passant par le distributeur. En outre les tourillons des totems d'aube ainsi que le dispositif de commande d'orientation des aubes occupent une place relativement importante à l'extérieur du carter ce qui est relativement gênant dans le cas ou un .encombremsnt réduit~dans le~-sens radial doit .être sécherché. L'invention a pour objet de fournir un dispositif permettant son installation dans un encombrement réduit et également de diminuer les jeux entre les extrémités des aubes et le carter. L'aubage directeur, selon l'invention est remarquable en ce qu'au moins une des couronnes présente une zone sphérique dont le centre est défini par l'intersection des axes passant par les pivots de tete et de pied des aubes et l'axe du turboréacteur, les bords extérieurs et/ou intérieurs des pales d'aube présentant une courbure sensiblement égale à celle de la zone sphérique. Les explications et figures données ci-après à titre d'exemples permettront de comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 est une vue schématique en coupe d'une partie avant d'un turboréacteur. La figure 2 est une vue en coupe axiale détaillée de l'aubage directeur et du dispositif de commande de calage. La figure 3 est une vue en perspective et éclatée de la partie I de la figure 2. La figure 4 est une vue en perspective et éclatée de la partie II de la figure 2. La figure 5 est une vue de dessus,projetée sur un plan,des moyens de commande des aubes selon le premier exemple de réalisation. La figure 6 est une vue en coupe axiale d'un deuxième exemple de réalisation du dispositif de commande d'une aube. La figure 7 est une vue de dessus, projetée sur un plan, du dispositif selon la figure 6. La figure 8 est une vue de côté en coupe selon VIII VIII de la figure 7. La figure 9 est une vue en coupe et partielle de l'anneau de synchronisation selon la figure 7. La figure 10 est une vue agrandie du dispositif d'agrafage des extrémités A et B des demi-anneaux formant l'anneau de synchronisation. La figure 1 est une vue schématique et en coupe axiale d'une partie avant d'un turboréacteur. L'entrée d'air du turboréacteur est munie d'aubes directrices 1 à calage variable. Ces aubes ont pour fonction de régulariser le flux d'air alimentant les étages compresseurs 2 situés en aval fournissant l'air aux chambres de combustion. Les aubes directrices montrées dans cette figure sont creuses et dégivrées par de l'air chaud, prélevé à la sortie 3 du compresseur haute pression 4. Cet air est conduit, par un tube de prélèvement 5, au collecteur d'air 6 qui coiffe les pivots creux de tête 7 des aubes. Il est ensuite évacué par des orifices 9 prévins autour des pivots de pied 8 des aubes. Les aubes sont maintenues en porte-à-faux entre le carter extérieur 10 (figure 2) et une couronne intérieure 11, respectivement par les paliers 12, 13 des pivots de tête et de pied 7, 8. L'axe géométrique YY' passant par les pivots 7, 8 d'une aube est incliné d'avant en arrière et de l'extérieur vers l'intdrieur sur l'axe XX' du moteur. Selon une caractéristique de l'invention, la couronne extérieure 13 formant la partie avant du carter extérieur 10 présente trois zones : une première zone 14 qui est constituée d'une partie arrondie d'entrée 15 raccordée à une partie cylindrique 16; une deuxième zone sphérique concave 17 répartie de part et d'autre de l'axe YY' passant par les pivots 7, 8 de l'aube; et une troisième zone cylindrique 18 raccordée tangentiellement à la partie aval de la deuxième zone sphérique 17. Le bord extérieur 19 (figure 3) de la pale 20 d'aube faisant saillie en aval du pivot de tête 7 présente dans le plan radial une courbure dont le rayon est sensiblement égal au rayon de courbure de la zone sphérique 17. La conformation particulière de la couronne extérieure et du bord de la pale d'aube permet d'obtenir un jeu J1 qui reste constant dans la zone 17 quelle que soit la position de la pale 20. Des dispositions semblables sont appliquées pour la couronne intérieure Il et le bord intérieur 21 de la pale d'aube. Le pivot 8 de pied d'aube étant moins important que le pivot 7 de tête, une partie amont 22 du bord 21 balaie au moins partiellement la partie 23 de couronne se trouvant en amont des pivots de pied 8. Afin de limiter le jeu J2 entre le bord intérieur 22 et la partie 23, à une valeur constante quelle que soit l'orientation de l'aube, cette partie 23 a une forme sphérique convexe. Le centre de la courbure est situé à l'intersection de l'axe géométrique YY' passant par les pivots de l'aube et l'axe géométrique Xx' du moteur. La partie 24 de la couronne intérieure 21, située en aval des pivots de pied 8 présente une forme généralement tronconique se raccordant au-profil aérodynamique des carters intérieurs formant la paroi intérieure du collecteur d'admission d'air. Selon un exemple de réalisation, pour un moteur dont la section droite de l'entrée d'air a environ 0,40 m de rayon extérieur et 0,07 m de rayon intérieur, la partie sphérique de la couronne extérieure s'étend sur environ 150 et a un rayon d'environ 0,41 m, et la partie sphérique de la couronne intérieure s'étend sur environ 200 et a un rayon d'environ 0,115 m. L'exemple de.réalisation montré sur la figure 2 présente un aubage dans lequel à la fois la couronne extérieure et la couronne intérieure présente une zone sphérique coopérant avec les bords extérieur et intérieur des pales d'aube. Toutefois selon la configuration du canal d'entrée d'air et/ou la largeur des pales d'aubes, une seule zone peut être prévue dans l'une ou l'autre des couronnes. La diminution des Jeux a été rendue possible par la réalisation partiulière des paliers et pivots de tête des aubes directrices dont le diamètre important assure un maintien efficace des aubes directrices sans former de saillies à l'intérieur de l'entrée d'air et permet la mise en oeuvre d'un dispositif de commande d'orientation des aubes de faible encombrement placé sur le carter extérieur. Selon une forme de réalisation représentée figures 2 et 3, la couronne extérieure 13 présente, sur sa surface extérieure, des surépaisseurs formant seize bossages 25, sensiblement cylindriques, uniformément répartis le long de la circonférence. Ces bossages sont percés radialement par des alésages 26 présentant sur leur partie dirigée vers l'axe du moteur, des chambrages 27. Les axes des alésages et des chambrages sont inclinés d'avant en arrière et de l'extérieur vers l'intérieur sur l'axe XX' du moteur. Le bord annulaire extérieur de l'alésage est muni d'une rondelle d'étanchéité 28 de section en L. La partie cylindrique ainsi que le fond du chambrage 27 sont recouverts d'une garniture de friction 29 et forment le palier de tête contre lequel vient porter le pivot de tête de l'aube. Le pivot de tête 7 se présente sous la forme d'une platine circulaire 30 présentant un rebord 31 d'un diamètre extérieur égal approximativement au diamètre intérieur de la garniture de friction 29 prévue dans le chambrage et dans laquelle il viendra se loger. La platine 30 porte en son centre et orthogonalement un axe creux fileté 32 et, concentriquement à cet axe, une couronne 33 présentant au moins une encoche et selon l'exemple deux encoches 34 dont le rôle sera ultérieurement précisé. La face intérieure (dirigée vers l'axe du moteur) de la platine 30 présente une surface de forme et de dimensions telles qu'elle complète l'ouverture des chambrages 27 formés dans la surface intérieure de la couronne 13 pour présenter une continuité de la surface aérodynamique du canal. Selon l'exemple de réalisation, la surface intérieure est sphérique concave, de centre identique à celui de la zone sphérique 17 et de rayon approximativement égal,au jeu près0 Le dispositif de commande des aubes directrices est monté à l'extérieur de la couronne 19. Il est constitué d'un organe d'entrainement, fixé sur le pivot de tête d'aube, susceptible d'être entraîné en rotation limitée dans un sens ou dans l'autre par un anneau de synchronisation, commandé par un vérin. Selon un premier exemple de réalisation représenté figures 2 à 5, organe d'entrainement est constitué d'une biellette d'entrainement 35 comportant un levier 36 dont une extrémité porte un anneau de maintien 37 et l'autre extrémité un oeilleton 38. L'anneau présente, en coupe transversale, une partie périphérique en forme de U inversé 39, dont le bord intérieur, dirigé vers le centre de leanneau,est prolongé par une collerette 40. Cette collerette présente sur son bord intérieur deux encoches circulaires 41 diamétralement opposées laissant entre elles deux languettes 42. L-'anneau en U vient coiffer au moins une partie du bossage 25 et pénétre au moins partiellement dans l'alésage 26 prévu sur la couronne extérieure 13 tandis que les languettes 42 pénètrent dans les deux encoches 34 prévues dans la couronne 33 de la platine 30 de l'aube. La platine 30 d'aube est solidarisée à l'anneau de maintien 37 de la biellette par un moyen de serrage constitué par exemple par un écrou à tête crantée périphériquement 43. Cet écrou se visse sur l'axe fileté 32 de la platine 30 et est verrouillé par une goupille 44 qui se loge dans une encoche 45 prévue sur le bord intérieur de l'anneau 37 et dans un des crans de écrou 43. L'anneau 37 constitue au moins une partie des moyens de maintien de la platine 30 formant le pivot d'aube dans le palier formé par le chambrage 27. L'oeilleton 38 de la biellette 35 tourne autour d'un axe 46 maintenu dans des alésages coaxiaux radiaux 47 formés dans les bords d'une gorge 48 usinée dans le bord radial d'un organe de synchronisation formé d'au moins un anneau 49. L'axe 46 présente à sa périphérie une gorge 50 dans laquelle vient se loger un clips de blocage 51 qui est introduit dans une fente 52 prévue dans un bord de la gorge de l'anneau. Le mode de fonctionnement du dispositif de commande sera décrit ultérieurement. La couronne intérieure Il portant les paliers de pivot de pied d'aube, représentée figures 2 et 4, est constituée de deux demi viroles 53, 54. Chaque demi virole porte un joint abradable 55, 56 coopérant avec les léchettes 57, 58 d'un ensemble labyrinthe prévu sur le capot tournant 59. Les demi viroles portent des encoches demicylindriques radiales 60 qui lorsqu'elles sont assemblées forment des boîtiers recevant les paliers à rotule 61. Ces bottiers portent 'à leur partie proche de 1' axe du moiteur, une collerette 62 qui coopère avec une gorge 63 prévue à l'extrémité du pivot 8 pour supporter la couronne interne. Selon une autre forme de réalisation, non représentée, le pivot porte une collerette qui s'engage dans des gorges circonférentielles prévues dans le bottier. Le fonctionnement du dispositif de commande de la position des aubes est classique. La figure 5 montre une vue schématique, projetée sur un plan,du dispositif. Chaque pivot de tête des aubes est muni d'une biellette d'entratnement 35 dont l'oeilleton 38 est articulé à l'anneau de synchronisation 49. Au moins un des pivots fixé à l'anneau porte une biellette de commande 64 faisant un angle d'approximativement 900 par rapport à la biellette d ' entrainement 35. La tige 66 d'un vérin de commande 67 est reliée à l'extrémité de la biellette de commande qui entrain le pivot d'aube auquel elle est fixée et par conséquent, la biellette d'entraSnementO Cette dernière entrain la rotation de l'anneau de synchronisation et par conséquent la rotation de toutes les aubes qui lui sont reliées. Il est également concevable que le ou les vérins de commande agissent directement sur l'anneau de synchronisation. Selon une autre forme de réalisation d'un dispositif de commande représenté figures 6 et 7, les éléments semblables à ceux décrits dans les exemples précédents portent les mêmes références. L'organe d'entrainement est constitué d'une roue d'entrainement 68 dont un secteur périphérique est muni d'une denture 69. La roue est constituée d'un anneau de maintien 37 présentant une section transversale en forme de U inversé, dont le bord intérieur, dirigé vers le centre de la roue est prolongé par une collerette , en tout point semblable à l'anneau de maintien 37 de la biellette d'entrainement 35 de l'exemple précédent (figure 3). Seul un secteur du bord extérieur de la roue porte une portion annulaire radiale en saillie vers l'extérieur taillée pour former la denture 69. La roue 68 est fixée à l'axe 32 de la platine 30 de l'aube par un écrou à tête crantée 43. L'anneau de synchronisation 72 présente sur son bord radial faisant face aux roues d'entrainement des aubes, une partie saillante formant une denture 73 susceptible de coopérer avec la denture 69 de la roue d'entrainement. - Selon la forme de réalisation représentée, l'anneau de synchronisation présente une denture sur seulement des parties limitées de son bord correspondant à chacun des pivots d'aube. Au moins une des roues d'entrainement 74 (figures 7 et 8) porte une biellette de commande 75 constituée d'un levier dont une extrémité est solidaire de la roue et dont l'autre extrémité 76 coopère avec une chape 77 portée par l'extrémité d'une tige 78 d'un vérin de commande non représenté. Par action du vérin de commande sur la biellette de commande 75, on produit la rotation de la roue dentée 74 qui entrain, par l'intermédiaire de sa denture,l'anneau de synchronisation et par conséquent la rotation de toutes les aubes qui lui sont associées. Selon une particularité de l'exemple représenté (figures 9 et 10X l'anneau de synchronisation 72 est formé de deux demi-anneaux 79 et 80 reliés entre eux à une de leurs extrémités par un dispositif d'attache constitué de deux pions 81, 82 logés, sans jeu, dans des alésages prévus aux extrémités adjacentes A et B des deux demi-anneaux, et d'une agrafe 83 rectangulaire présentant selon son axe longitudinal un trou oblong 84. L'agrafe 83 est placée sur les pions 81 et 82 qu'elle sollicite l'un vers l'autre. Les autres extrémités & et B' des demi-anneaux sont également pourvues d'un même dispositif d'agrafage, constitué de deux pions 85 et 86 et d'une agrafe 87 qui sollicite les deux extrémités d' B' l'une vers l'autre. Les dispositifs d'agrafage des extrémités des deux demianneaux laissent, au repos, entre les extrémités A, B et ' B', un jeu Jo. Afin de maintenir en place les agrafes 83 et 87, au moins un des pions 81, 82, 85, 86 porte un téton central 88 présentant près de sa base une gorge 89 dans laquelle pénètre un clips 90 recouvrant au moins partiellement l'agrafe 83, 87. Le mode de fonctionnement du dispositti de commande de l'anneau de synchronisation est le suivant On admet que le demi-anneau 80 est entraîné dans le sens D (de gauche à droite) par une biellette ou une roue d'entratnement agissant, par exemple, en C près de l'extrémité A du demi-anneau. Cette biellette ou roue d'entrainement est solidarisée à une biellette de commande à l'extrémité de laquelle s'exerce l'action d'un vérin. Selon l'exemple qui va être décrit le dispositif de commande comporte deux vérins, l'un des vérins produisant le déplacement de l'anneau dans un sens, et l'autre vérin, dans le sens inverse. Le demi-anneau 79, dont l'extrémité B' est maintenue à l'extrémité A' du demi-anneau 80, est entraîné par traction dans le sens D. Les deux anneaux 79 et 80 sont donc soumis à un meme effort de traction déterminé par le vérin placé près de ltextrémité A, extrémité de tête du demi-anneau 80 pour le déplacement D considéré. Le- fait que les deux demi-anneaux sont entraînés par leur extrémité A et B' de tête permet de maintenir un guidage correct et évite ainsi les coinçages. Comme il a déjà été indiqué,la rotation des demi-anneaux entraSne celles des aubes qu'ils commandent. Le déplacement des demi-anneaux dans le sens inverse G c'est-à-dire de droite à gauche, est obtenu par action d'un deuxième vérin agissant sur la biellette de commande fixée sur la biellette ou la roue d'entrainement de l'aube voisine de l'extrémité B du demi-anneau 79. Le déplacement des demi-anneaux 79 et 80 se fera par traction directe sur l'extrémité B (ou sur une zone proche de l'extrémité 3) et indirecte, par l'intermédiaire du dispositif d'attache, sur l'extrémité & du demi-anneau 80. Selon une forme de réalisation non représentée, le dispositif de commande comporte quatre vérins diamétralement opposés deux à deux. Deux vérins diamétralement opposés agissent simultanément pour entrainer chaque demianneau dans un même sens. Dans une telle réalisation, ces dispositifs d'attache n'ont plus qu'une fonction secondaire de traction du deuxième demi-anneau sanzas de fonctionnement non parfaitement synchrone des vérins. La préférence donnée à l'entrainement des demi-anneaux par traction résulte de la nécessité mécanique de séparer l'anneau de synchronisation en deux parties, une liaison parfaitement rigide étant toujours délicate à obtenir. En outre il est souhaitable de prévoir un système susceptible d'absorber la dilatation de l'anneau et constitué très simplement d'une fente. REVENDICATIONS 1. Aubage directeur d'entrée d'air à aubes à calage variable pour turboréacteur, lesdites aubes étant maintenues en porte-à-faux à l'entrée du canal d'admission d'air entre une couronne extérieure formant une partie de la paroi extérieure dudit canal et une couronne intérieure disposée en aval du capot central tournant, les aubes étant commandées en tête par un dispositif de commande placé sur le carter extérieur, caractérisé en ce qu'au moins une des couronnes (13 ou 11) présente une zone sphérique (17, 23) dont le centre est défini par l'intersection des axes (YY') passant par les pivots (7, 8) de tête et de pied des aubes et l'axe (ex') du turboréacteur, les bords extérieurs et/ou intérieurs (19, 20) des pales d'aube présentant une courbure sensiblement égale à celle de la zone sphérique. 2. Tubage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couronne extérieure (13) présente une zone sphérique concave (17) répartie de part et d'autre des axes (YY') passant par les pivots (7, 8) de têtue et de pied des aubes et la couronne intérieure (11), une zone sphérique convexe (23) prévue au moins en amont des axes (YP') passant par les pivots (7, 8) de tête et de pied des aubes; les bords extérieur (19) et intérieur (21) des pales d'aube présentant une courbure sensiblement égale à celles des zones sphériques extérieure et intérieure. 3. Aubage directeur d'entrée d'air à aubes à calage variable pour turboréacteur, lesdites aubes étant maintenues en porte-à-faux à l'entrée du canal d'admission d'air entre une couronne extérieure formant une partie de la paroi extérieure dudit canal et une couronne intérieure disposée en aval du capot central tournant, les aubes étant commandées en tête par un dispositif de commande monté à l'extérieur de la couronne extérieure et constitué d'un organe d'entrainement fixé sur le pivot d'aube, entraîné par un anneau de synchronisation, caractérisé en ce que le pivot de tête (7) est constitué d'une platine circulaire (30), fixée par sa face intérieure à l'extrémité de tête de la pale (20), ladite platine comportant sur sa face extérieure, à sa périphérie un rebord (31) et en son centre un axe (32); la face intérieure de la platine ayant une surface de forme et de dimensions telles qu'elle complète l'ouverture de chambrages (27) formés dans des surépaisseurs (25) de la surface extérieure de la couronne extérieure (13); le rebord (31) de la platine formant pivot coopérant avec le chambrage (27) constituant au moins une partie de palier dans lequel il est susceptible de tourner, et en ce que l'organe d'entratnement (35) comporte des moyens de maintien (37) du pivot dans le palier 4.Aubage selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'organe d'entrainement (35, 68) comporte au moins un anneau de maintien (37) qui présente en coupe transversale une partie périphérique en forme de U inversé (39) et dont le bord intérieur, dirigé vers le centre de l'anneau, est prolongé par une collerette (40) présentant sur son bord deux encoches (41) formant entre elles deux languettes (42), ledit anneau en U venant coiffer au moins une partie de la surépaisseur (25) et pénétrant au moins partiellement dans un alésage (26) dans lequel est réalisé le chambrage (27), les languettes (42) coopérant avec des encoches (34) prévues dans une couronne (33) portée par la face extérieure de la platine~(30);; l'anneau en U étant fixé au pivot de l'aube par un moyen de serrage (43) coopérant avec l'axe central (32) prévu sur la platine (30) de l'aube. 5. Aubage selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'organe d'entrainement forme une biellette d'entrainement (35) comportant en outre un levier (36) dont une extrémité porte l'anneau de maintien (37) et l'autre extrémité un oeilleton (38) susceptible de coopérer avec un axe prévu sur l'Anneau de synchronisation (49). 6. Aubage selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'organe d'entrainement forme une roue d'entraSnement (68) comportant, sur un secteur du bord extérieur de l'anneau de maintien (37), une portion annulaire radiale, en saillie vers l'extérieur, formant une denture (69) susceptible de coopérer avec un secteur denté (73) correspondant, prévu sur l'anneau de synchronisation (74). 7. Aubage selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce qutau moins un des organes d'entrainement porte une biellette de commande (64, 75) constituée d'un levier dont une extrémité est solidaire de l'anneau de maintien (37) et dont l'autre extrémité est reliée à l'extrémité de la tige (66, 78) d'un vérin de commande. 8. Aubage selon la revendication 6 ou7, caractérisé en ce que l'anneau de synchronisation (72) est formé de deux demi-anneaux (79, 80) reliés entre eux à l'une de leurs extrémités par un dispositif d'attache (81, 82, 83). 9. Aubage selon la revendication 8, caractérisé en ce que le dispositif d'attache (81, 82, 83) est constitué de deux pions (81, 82) fixés aux extrémités voisines des deux demi-anneaux et d'une agrafe (83) présentant selon son axe longitudinal un trou oblong (84), ladite agrafe étant placée sur les pions pour solliciter l'un vers l'autre les deux demi-anneaux dont les extrémités sont séparées par un jeu. 10. Aubage selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'au moins un des demi-anneaux (80, 79) est entraîné en déplacement par action d'un vérin de commande (67) exerçant directement ou indirectement un effort de traction près de l'une des extrémités (A, B') dudit demi-anneau (80, 79). 11. Aubage selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'autre extrémité (A', B) dudit demi-anneau (80, 79) est munie d'un autre vérin exerçant un effort de traction quLentraine le demi-anneau (80, 79) dans le sens inverse. 12. Aubage selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce que chaque extrémité (A, B'; ', B) de chaque demi-anneau (80, 79) est munie d'un verin, deux vérins diamétralement opposés travaillant simultanément pour entratner en traction chaque demi-anneau (80, 79) dans le même sens.