Brevet FR2696500A1 — publié le 19940408

TURBOMACHINE EQUIPEE DE MOYENS DE REGLAGE DU JEU ENTRE LES REDRESSEURS ET LE ROTOR D'UN COMPRESSEUR DESCRIPTION DOMAINE DE L'INVENTION L'invention concerne les turbomachines dont au moins un compresseur est équipé d'aubes ou d'ailettes du stator, appelées "redresseurs", dont l'angle d'orientation, c'est-à-dire l'angle de calage, est réglable Elle concerne en particulier les turbomachines aéronautiques modernes, et plus précisément les premiers étages du compresseur axial haute pression. ART ANTERIEUR ET PROBLEME POSE En référence à la figure 1, un compresseur haute pression d'une turbomachine moderne utilisée en aéronautique pour la propulsion des aéronefs comprend un stator 2 et un rotor 8 tournant autour de l'axe principal 4 de la turbomachine Les premiers étages 3 de ces compresseurs axiaux sont équipés d'aubes redresseurs 1 à angle de calage variable En effet, ces redresseurs sont montés tournants dans des douilles 13 fixées au stator 2. En d'autres termes, l'orientation de ces redresseurs autour d'un axe perpendiculaire et sécant avec l'axe de rotation 5 du rotor 8 est réglable en cours de fonctionnement On distingue ainsi pour chaque redresseur 1, une manivelle 7 montée pivotante autour de l'axe de rotation 10 de chaque redresseur 1 Le pivotement de chacune de ces manivelles 7 obtenu grâce à des moyens de commande 11 permet le réglage de l'angle de calage de chacun des redresseurs 1. La recherche des hautes performances pour ces turbomachines porte sur le rendement et l'obtention d'une poussée maximale Il résulte une grande sensibilité de ces moteurs vis-à-vis de leur état thermique En vue de réduire cette sensibilité, une intention particulière est portée à des phénomènes secondaires apparaissant lors du fonctionnement de la machine Parmi ces phénomènes, on relève le défaut d'étanchéité conduisant à rechercher une maîtrise parfaite des jeux en fonctionnement entre les parties fixes (par exemple, les redresseurs) et les parties tournantes (par exemple, le rotor) Ces problèmes sont rencontrés en particulier entre l'extrémité des aubes redresseurs et la partie externe du rotor du compresseur, parfois équipée d'un système d'étanchéité communément appelé Fléchettes". Or, par le brevet français ne 2 603 340, on connaît une turbomachine comportant un dispositif d'ajustement du jeu d'un joint à labyrinthe intervenant entre le rotor et le stator d'un compresseur pour obtenir un alignement de la veine principale des gaz s'écoulant dans le compresseur Ce système agit en bout de l'aube redresseur dont l'angle de calage est réglable Par contre, ce dispositif de réglage du jeu est indépendant du réglage du calage. La présente invention propose de réguler le jeu radial entre l'extrémité de l'aube redresseur et le rotor du compresseur d'une manière fidèle et automatique pendant le fonctionnement de la turbomachine. RESUME DE L'INVENTION A cet effet, l'objet principal de l'invention est une turbomachine comprenant au moins un compresseur axial équipé d'un nombre déterminé de premiers étages de compression formés par des aubes de rotor et des aubes d'un stator, appelées redresseurs, montés réglables en orientation (angle de calage) par rotation de chacun de ces redresseurs autour d'un axe perpendiculaire et sécant avec l'axe de rotation du rotor, les extrémités des redresseurs se trouvant séparées du rotor par un premier jeu déterminé. Selon l'invention, on utilise des moyens de réglage du premier jeu (entre les redresseurs et le rotor) en fonction de l'angle de calage des redresseurs. De préférence, l'orientation de ces redresseurs s'effectuant par un axe monté pivotant par rapport au stator au moyen d'une première douille et d'une première manivelle solidaire de l'axe, les moyens de réglage du premier jeu comprennent pour chaque redresseur: un premier nombre déterminé de rainures obliques, par exemple hélicoïdales par rapport à l'axe du redresseur, dans la première douille; un même nombre de pions solidaires de l'axe du redresseur et perpendiculaires à l'axe de rotation de ce redresseur, pénétrant chacun dans une rainure, de manière à ce qu'une rotation de la manivelle provoque un déplacement longitudinal du redresseur le long de leur axe. De préférence, la première manivelle possède un trou de liaison à son extrémité, permettant ainsi d'être en liaison pivotante et coulissante avec un axe de commande de moyens de commande. Une extrémité de chaque aube du rotor se trouvant séparée du stator par un deuxième jeu déterminé, une variante selon l'invention prévoit des moyens de réglage du deuxième jeu entre les aubes et le stator. De préférence, les moyens de réglage du deuxième jeu comprennent: une deuxième douille solidaire du stator et portant un deuxième nombre déterminé de rainures obliques, c'est-à-dire hélicoïdales par rapport à l'axe d'un trou de la deuxième douille; une butée montée coulissante dans le trou de la deuxième douille, possédant un même deuxième nombre déterminé de pions perpendiculaires à l'axe du trou pénétrant chacun dans une rainure, une extrémité inférieure placée en regard d'une série d'aubes et, à une extrémité supérieure, une deuxième manivelle ayant un trou permettant d'être ainsi en liaison pivotante et coulissante avec l'axe de commande des moyens de commande. LISTE DES FIGURES L'invention et ses caractéristiques techniques seront mieux comprises à la lecture de la description suivante, accompagnée des figures 2 et 3. La figure 1, déjà décrite, représente la partie d'une turbomachine à laquelle s'applique l'invention. La figure 2 représente, en coupe partielle, la partie d'une turbomachine dans laquelle l'invention est installée. La figure 3 représente, en coupe partielle, une variante de réalisation de l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION DE L'INVENTION On distingue sur la figure 2 l'axe de rotation 4 du rotor 8 de la turbomachine, axe par rapport auquel une demi-coupe représente un redresseur 1 placé en regard du rotor 8 Ce redresseur 1 est une aube montée pivotante autour d'un axe de rotation 10 A perpendiculaire et sécant par rapport à l'axe de rotation 4 du rotor 8 Cette rotation modifie l'angle de calage A de ce redresseur et modifie également la section de la veine des gaz entre les redresseurs 1 du stator 2 et les aubes 6 du rotor 8, modifiant ainsi les conditions de fonctionnement du compresseur de la turbomachine. Ce redresseur 1 est monté tournant par rapport au stator 2 au moyen d'un axe 14 centré sur l'axe de rotation 10 A du redresseur 1 Cet axe 14 est monté tournant dans un trou 19 A d'une première douille 13 A fixée elle-même sur le stator 2 Une première manivelle 7 A est montée solidaire de cet axe 14 au moyen d'un écrou de serrage 17 se vissant sur l'axe 14. On comprend ainsi qu'en actionnant l'extrémité 18 de la première manivelle 7 A, on modifie l'angle de calage A du redresseur 1 autour de son axe de rotation 10 A. Chaque redresseur 1 d'un même étage du compresseur possède ce système de réglage de l'angle de calage A. Chaque première manivelle 7 A d'un même étage de compresseur est actionnée par un dispositif de commande 11 commun à tout l'étage et étant placé autour de l'ensemble du compresseur. On a représenté un premier jeu Ji entre l'extrémité l A du redresseur 1 et la surface externe 8 A du rotor 8 qui est en regard du redresseur 1 Selon l'invention des moyens de réglage sont prévus pour régler ce premier jeu Jil en relation avec le réglage de l'angle de calage A des redresseurs 1. Ces moyens de réglage sont constitués principalement, pour chaque redresseur 1, d'une ou de plusieurs Ni premières rainures 16 A dans la première douille 13 A, obliques par rapport à l'axe de rotation 4 du rotor, c'est-à-dire non perpendiculaires à l'axe de rotation 10 A du redresseur 1 Par exemple, chaque rainure 16 A est une fente ayant un parcours assimilé à une portion d'hélice autour de l'axe de rotation 10 A On peut également envisager pour ces rainures des formes quelconques pour obtenir des déplacements différents de la douille -13 A Ceci constitue d'ailleurs un moyen de réglage ou de modulation de ce déplacement en fonction de la rotation de la douille 13 A. D'autre part, chaque axe 14 de chaque redresseur 1 possède un même premier nombre Nl de pions 15 A correspondant au nombre Ni de rainures 16 A pratiquées dans la première douille 13 A Chaque pion 15 A a un diamètre externe légèrement inférieur à la largeur des rainures 16 A Ces pions 15 A sont fixés dans l'axe 14 perpendiculairement à l'axe de rotation IOA du redresseur 1. De ce fait, une rotation de l'ensemble du redresseur 1 et de son axe 14 autour de l'axe de rotation 10 A modifie non seulement l'angle de calage A du redresseur 1 par rapport au stator 2 et au rotor 8, mais provoque un coulissement de l'axe 14 dans le trou 3 de la première douille 13 A et modifie donc le premier jeu Ji séparant l'extrémité l A du redresseur 1 de la surface externe 8 A du rotor 8. Ainsi, lorsque, pour des raisons de rendement de la turbomachine, il est décidé d'agir sur l'angle de calage A des redresseurs 1 par l'intermédiaire de la première manivelle 7 A, on agit alors automatiquement sur le premier jeu Jl Ce dernier est donc régulé d'une manière automatique et fidèle La forme et la position des premières rainures 16 A sont calculées pour que le premier jeu Ji évolue en fonction de l'angle de calage A, de manière à conserver le rendement optimal du compresseur en fonction du régime de rotation du rotor 8 On signale que le premier jeu Ji doit toujours avoir une valeur minimale, compte tenu de la valeur du jeu de montage non mise en valeur sur la figure 2. Le nombre Ni de premières rainures 16 A dans la première douille 13 A est de préférence trois, cet exemple étant simplement indicatif de la réalisation préférentielle de l'invention. La commande du premier jeu Ji et de l'angle de calage A est obtenue par des moyens de commande 11 dont l'action est symbolisée par un axe de commande 12 traversant le trou 9 de l'extrémité 18 de la première manivelle 7 A Cet axe de commande 12 est prévu d'une longueur minimale pour permettre à la première manivelle 7 A de pouvoir coulisser autour de cet axe de commande 12, compte tenu de la translation de l'axe 14 le long de l'axe de rotation 10 A. En référence à la figure 3, une variante de la turbomachine selon l'invention prévoit le réglage du jeu J 2 existant entre l'extrémité libre 6 A des aubes 6 du rotor et une surface du stator 2 A cet effet, on installe une butée réglable 20 dont une extrémité inférieure 21 débouche du stator 2 en regard des extrémités 6 A des aubes 6. Cette butée 20 est montée coulissante à l'intérieur d'une deuxième douille 13 B analogue à la première douille 13 A En effet, elle comprend un trou dans lequel la butée est montée coulissante Cette deuxième douille 13 B possède également une rainure 16 B du même type que celui des premières rainures 16 A de la première douille 13 A. Ces deuxièmes rainures 16 B peuvent donc être chacune une portion de rainure hélicoïdale dans la douille 13 B Des pions 15 B solidaires de la butée 20 et perpendiculaires à l'axe 10 B de coulissement de la butée 20 sont introduits chacun dans une rainure 16 B On comprend ainsi qu'une rotation de la butée 20 provoque une translation de celle-ci et un écartement ou un rapprochement de sa surface d'extrémité 21 par rapport aux aubes 6 A Le deuxième jeu J 2 est ainsi réglable. Le réglable s'obtient en équipant l'autre extrémité, dite supérieure, 22 de la butée 20 d'une deuxième manivelle 7 B susceptible de recevoir à son extrémité 18 B, l'axe de commande 12 des moyens de commande Le montage est semblable à celui décrit sur la figure 2, c'est-à-dire que l'axe de commande 12 peut coulisser et tourner à l'intérieur du trou 9 B. Dans cette réalisation, la première manivelle, référencée 7 A sur la figure 2, a été tournée pour être placée également sur l'unique axe de commande 12 De cette manière, les moyens de commande 11 peuvent commander simultanément le réglage des deux jeux Ji et J 2 par une unique manoeuvre On note à ce sujet que les deuxièmes rainures 16 B ont été inclinées dans un sens contraire au sens dans lequel sont inclinées les premières rainures 16 A De ce fait, l'axe 14 et la butée tournent dans des sens contraires dans leur douilles respectives 13 A et 13 B. L'inclinaison des rainures 16 A et 16 B est fonction des jeux Ji et J 2 a obtenir aux extrémités des redresseurs 1 et des aubes 6. Cette variante n'est qu'une réalisation possible de l'obtention du réglage simultané des jeux Jl et J 2 aux extrémités des redresseurs 1 et des aubes 6 du rotor. L'invention s'applique donc particulièrement aux redresseurs 1 montés en porte-à-faux sur le stator 2, c'est-à-dire par une seule extrémité On peut noter qu'il pourrait être envisagé de régler ce même jeu dans le cas de redresseurs montés par leurs deux extrémités. REVENDICATIONS 1 Turbomachine comprenant au moins un compresseur axial équipé d'un nombre déterminé de premiers étages de compression ( 3) formés par des aubes ( 6) d'un rotor ( 8) tournant autour d'un axe de rotation ( 4) et des aubes ( 1) d'un stator ( 2), appelées redresseurs et montés réglables en orientation (angle de calage A) par rotation de chacun de ces redresseurs ( 1) autour d'un axe de rotation ( 10 A) perpendiculaires et sécants par rapport à l'axe de rotation ( 4) du rotor ( 8), une extrémité ( 1 A) de chaque redresseur ( 1) se trouvant séparée du rotor ( 8) par un premier jeu déterminé (J 1), caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens de réglage du premier jeu (J 1) entre les redresseurs ( 1) et le rotor ( 8) en fonction de l'angle de calage (A) de redresseurs ( 1). 2 Turbomachine selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'orientation des redresseurs ( 1) s'effectuant pour chaque redresseur ( 1) par un axe ( 14) solidaire d'un redresseur ( 1) monté pivotant par rapport au stator ( 2) au moyen d'une première douille ( 13 A) et d'une première manivelle ( 7 A) solidaire de l'axe ( 14), les moyens de réglage du premier jeu (J 1) comprennent pour chaque redresseurs ( 1): un premier nombre déterminé (Ni) de rainures ( 16 A) obliques, par exemple hélicoïdales, par rapport à l'axe de rotation ( 10 A) du redresseur ( 1), dans la première douille ( 13 A); et un même nombre (Ni) de pions ( 15 A) solidaires de l'axe ( 14) du redresseur ( 1) perpendiculaires à l'axe de rotation ( 10 A) du redresseur ( 1) et pénétrant chacun dans une rainure ( 16 A) de la première douille ( 13 A), de manière à ce qu'une rotation de la première manivelle ( 7 A) provoque un déplacement longitudinal du redresseur ( 1) le long de l'axe de rotation (t O A). 3 Turbomachine selon la revendication 2, caractérisée en ce que la première manivelle ( 7 A) a un trou de liaison ( 9 A) à une extrémité ( 18), permettant d'être ainsi en liaison pivotante et coulissante avec un axe de commande ( 12) des moyens de commande ( 11). 4 Turbomachine selon la revendication 3, une extrémité ( 6 A) de chaque aube ( 6) du rotor ( 8) se trouvant séparée du stator ( 2) par un deuxième jeu déterminé (J 2), caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens de réglage du deuxième jeu (J 2) entre les aubes ( 6) et le stator ( 2). Turbomachine selon la revendication 4, caractérisée en ce que les moyens de réglage du deuxième jeu (J 2) comprennent: une deuxième douille ( 13 B) solidaire du stator ( 2) et portant un deuxième nombre déterminé (N 2) de rainures obliques ( 16 B), par exemple hélicoïdales, par rapport à l'axe (O 10 B) d'un trou ( 19 B) de la deuxième douille ( 13 B); une butée ( 20) montée coulissante dans le trou ( 19 B) de la deuxième douille ( 13 B), possédant un même deuxième nombre déterminé (N 2) de pions ( 15 B) perpendiculaires à l'axe (O 10 B) du trou ( 19 B) pénétrant chacun dans une rainure ( 16 B), une extrémité inférieure ( 21) placée en regard d'une série d'aubes ( 6) et à une extrémité supérieure ( 22) une deuxième manivelle ( 7 B) ayant un trou ( 9 B) permettant d'être ainsi en liaison pivotante et coulissante avec l'axe de commande ( 12) des moyens de commande ( 11).