Brevet FR2902822A1 — publié le 20071228

La présente invention se rapporte au domaine des turbomachines tel qu'un compresseur axial de moteur à turbine à gaz, et vise en particulier les aubes de stator à calage variable de la machine. Un système articulé, comme les aubes de redresseur à calage variable d'un compresseur de moteur à turbine à gaz, comprend des pièces en mouvement relatif les unes par rapport aux autres. Sur la figure 1, on a représenté de façon schématique, une aube 1 de redresseur à calage variable montée dans le carter 3 de la machine. L'aube statorique comprend une pale 12, une platine ou plateforme 13 et une tige formant pivot 14 à une extrémité. Le pivot 14 est logé dans un alésage ou orifice radial ménagé dans la paroi du carter 3 par l'intermédiaire de différents paliers. L'aube n'est tenue que par cette extrémité. L'autre extrémité retient un élément annulaire flottant 16 dans lequel il est monté pivotant par un second pivot 17. L'anneau est pourvu de moyens d'étanchéité pour la partie du rotor 18 qui lui est adjacente. Le pivot 14 tourillonne dans l'alésage correspondant du carter par l'intermédiaire de paliers, par exemple un palier bas 4 du côté de la plateforme. La plateforme 13 est logée dans une cavité en forme de lamage usiné dans la paroi de ce carter. La paroi du carter est en contact radial avec la plateforme 13 soit directement soit par l'intermédiaire d'une douille ou rondelle. La partie haute du pivot 14 est retenue dans un palier haut 5. Les paliers 4 et 5 sont par exemple constitués de douilles logées dans l'alésage du carter avec une bague interne formant surface de frottement avec la tige 14 formant pivot. Une bague de frottement peut également être frettée sur la tige 14. La face opposée de la plateforme 13 par rapport au palier 4 forme la base de la pale et est balayée par les gaz mis en mouvement par le compresseur. Cette face de la platine est conformée de manière à assurer la continuité de la veine formée par le carter. Un écrou 15' maintient l'aube dans son logement et un levier actionné par des organes de commande appropriés, commande la rotation de l'aube autour de l'axe XX de la tige pour mettre celle-ci dans la position requise par rapport à la direction du flux gazeux. Les mouvements relatifs résultent du glissement des surfaces en contact entre elles.40 Dans le cas d'un compresseur axial de moteur à turbine à gaz ou bien d'un compresseur axial seul d'air ou autre gaz, tel que de haut fourneau ou gaz naturel, la pale 12 est soumise sur toute sa longueur aux efforts aérodynamiques et de pression engendrés par le flux gazeux. La composante de ces efforts orientée perpendiculairement à la corde dans le sens intrados vers extrados, en passant généralement par l'axe du pivot est la plus importante. On note aussi que dans les cas de braquages importants la composante peut s'écarter de cet axe. La pale est soumise aussi à des efforts axiaux de pression statique dirigés vers l'amont en raison de la différence de pression entre l'aval et l'amont. La force résultante est illustrée par la flèche F sur la figure. Il s'ensuit l'application d'un moment qui associé à la rotation de calage autour de l'axe XX sur une amplitude qui peut atteindre et dépasser 40 degrés. Comme on l'a mentionné plus haut les douilles que l'on monte sous les leviers du système de calage variable ne permettent aucun mouvement autre que la rotation autour de l'axe du pivot. On constate toutefois qu'en raison des efforts transversaux et de la flexion des redresseurs les douilles de l'art antérieur présentent une usure irrégulière. Une telle usure est dommageable au bon fonctionnement du dispositif de calage variable. Le déposant s'est fixé comme objectif la mise en place de moyens pour supporter les aubes à calage variable du type présenté ci-dessus non ou moins sujets à usure. Conformément à l'invention, on parvient à cet objectif avec un palier pour pivot d'aube de redresseur à calage variable de turbomachine monté dans un alésage du carter de la turbomachine, caractérisé par le fait qu'il comprend une douille interne solidaire dudit axe et une douille externe solidaire dudit alésage, un matériau élastomère étant interposé entre la douille interne et la douille externe permettant le pivotement de l'aube autour de son axe et l'absorption au moins en partie de la flexion du pivot perpendiculairement à l'axe. Grâce à cette disposition le palier fonctionne comme une rotule et permet d'augmenter la surface effective entre le pivot et la douille externe. L'usure des pièces s'en trouve ainsi réduite. La structure de douille selon l'invention a également comme avantage d'avoir, le cas échéant, un effet amortisseur. Il permet de dissiper l'énergie vibratoire lorsque le redresseur est soumis à des excitations aérodynamiques. Les modes vibratoires des redresseurs s'en trouvent amoindris. Avantageusement la douille interne est subdivisée en deux éléments cylindriques au moins dans le prolongement l'un de l'autre. Cela permet à la douille interne de s'adapter aux déformations du pivot. On peut augmenter le nombre d'éléments constituant la douille interne de façon à procurer une adaptation la plus fidèle possible. Plus particulièrement, les différents éléments sont séparés par une couche annulaire d'élastomère de façon à améliorer l'étanchéité le long du pivot. Un tel agencement de palier est avantageux lorsqu'il est appliqué au palier monté sous le levier d'actionnement de l'aubage. On décrit maintenant l'invention plus en détail en référence aux dessins annexés sur lesquels La figure 1 montre vue en coupe de profil une aube de redresseur à calage variable montée dans un alésage du carter d'une turbomachine, selon l'art antérieur ; La figure 2 montre vue en coupe de profil et agrandie par rapport à la première la partie du pivot du côté de la biellette de commande avec le montage selon l'invention ; La figure 3 montre en demi coupe et en perspective le palier selon l'invention, seul. En référence à la figure 2, on voit le pivot 14 de l'aube 1 monté dans l'alésage du carter 3 de manière à en permettre la rotation autour de l'axe XX. Le pivot se termine par un tourillon 15 sur lequel est fixé par un écrou 15' une biellette 19 d'actionnement angulaire de l'aube autour de l'axe XX. Le pivot est supporté par un palier 4 du côté de la plateforme 13 - la pale n'est pas représentée û et par un palier 20 du côté de la biellette 19. L'invention concerne le palier 20. Celui-ci est composé d'une douille externe 21 frettée dans l'alésage du carter 3. Cette douille externe est donc cylindrique avec une collerette 21A, transversale, reposant sur le bord extérieur de l'alésage. Cette collerette est interposée entre le carter et la biellette 19.40 Une douille interne 22, en deux éléments cylindriques 22A et 22B légèrement espacés axialement l'un de l'autre, est frettée sur le pivot 14. Cette douille interne s'étend axialement sur la même longueur que la douille externe 21. Un espace est ménagé entre les deux douilles qui est occupé par un matériau élastomère. Avantageusement, celui-ci adhère aux deux douilles 21 et 22 et occupe l'espace ménagé entre les deux éléments cylindriques 22A et 22B. La figure 3 montre plus en détail la disposition des douilles entre elles. Le matériau élastomère est choisi de façon à, en se déformant, permettre un mouvement de rotation d'une douille par rapport à l'autre d'un angle dans un sens et dans l'autre, correspondant au réglage du calage requis du redresseur. L'épaisseur du matériau élastomère est également un des paramètres dont il faut tenir compte dans l'élaboration du palier. En comblant l'espace annulaire ménagé entre les deux éléments de douille, 22A et 22B, l'élastomère participe à l'étanchéité le long de la surface du pivot. On observe que seulement deux éléments sont représentés mais la douille interne peut être composée d'une pluralité d'éléments. En fonctionnement le matériau élastomère accompagne les mouvements de rotation du pivot autour de l'axe XX tout en assurant une bonne étanchéité mais aussi absorbe les efforts appliqués sur le pivot dans le sens transversal et les répartit sur une surface plus grande que si le contact entre les pièces mobiles était lisse et dur. On a représenté le palier selon l'invention appliqué au support externe du pivot mais il peut être employé dans d'autres zones dans la mesure où l'environnement, en particulier thermique, le permet. Revendications 1. Palier (20) pour pivot (14) d'aube de redresseur à calage variable de turbomachine monté dans un alésage du carter de la turbomachine, caractérisé par le fait qu'il comprend une douille interne (22) solidaire dudit pivot et une douille externe (21) solidaire dudit alésage, un matériau élastomère (23) étant interposé entre la douille interne et la douille externe permettant le pivotement de l'aube autour de son axe (XX) et l'absorption au moins en partie de la flexion du pivot perpendiculairement à l'axe. 2. Palier selon la revendication précédente dont la douille interne (22) est en au moins deux éléments cylindriques (22A, 22B) dans le prolongement l'un de l'autre et séparés par une couche annulaire d'élastomère. 3. Aube de redresseur de turbomachine avec un pivot (14) destiné à être monté dans un alésage ménagé dans le carter (3) de la turbomachine, et un tourillon (15) de fixation d'une biellette (19) de commande du calage de l'aube comportant un palier (20), selon l'une des revendications précédentes, disposé à l'extrémité du pivot (14) et dont la douille externe est pourvue d'une collerette (21A). 4. Turbomachine comportant des aubes de redresseur avec des paliers selon l'une des revendications 1 et 2.