Brevet FR3004255A1 — publié le 20141010

DISPOSITIF D'ESSAI D'UNE BIELLETTE DE CALAGE D'UNE AUBE DE STATOR DESCRIPTION Le sujet de cette invention est un dispositif d'essai d'une biellette de calage d'une aube de stator. Certaines aubes de stators de turbomachines sont ce qu'on appelle à calage variable, c'est-à-dire qu'elles pivotent autour d'un axe, de manière à faire varier leur orientation par rapport à l'écoulement des gaz qui les traverse et améliorer ainsi les performances de la machine. Elles comprennent alors un pivot engagé dans des paliers du stator et, à l'extérieur du carter de stator, un mécanisme de commande comprenant une biellette engagée sur le pivot, alors que l'autre extrémité de la biellette dépend d'un anneau de commande, faisant le tour du stator, et commun à toutes les aubes de l'étage circulaire. La rotation de l'anneau autour du carter de stator commande le basculement des biellettes et le pivotement des aubes. De tels agencements sont connus depuis longtemps, et on citera par exemple les documents US 5 277 544, 5 324 165, 5 407 322 et 5 466 122 pour illustrer l'état de l'art. Des essais sont nécessaires pour étudier le comportement des biellettes et notamment leur tenue aux sollicitations répétées, puisque le mouvement de l'anneau produit des sollicitations complexes sur elles et notamment de la torsion. Dans certaines conceptions récentes, la biellette est toutefois articulée à l'anneau par une rotule, afin de supprimer cette torsion sur la biellette proprement dite, mais les mouvements de la rotule dans sa cavité l'exposent elle-même à un vieillissement. On a donc conçu ici un dispositif d'essai d'une telle biellette de calage d'une aube de stator, de manière à simuler parfaitement ses conditions de fonctionnement, en remplaçant simplement son voisinage réel en machine par un autre beaucoup plus simple d'une machine d'essai. Sous une forme générale, l'invention concerne ainsi un dispositif d'essai d'une biellette de calage d'une aube de stator, comprenant : un axe pivotant au-dessus d'un support, sur lequel une première extrémité de la biellette est engagée ; un levier articulé au support par une rotule de levier et comportant une extrémité libre opposée à la rotule de levier et sur laquelle une seconde extrémité de la biellette est montée de façon articulée ; et un moyen de basculement du levier. Les mouvements de la biellette sont reproduits avec exactitude tout en simulant parfaitement ses conditions de service, l'axe pivotant simulant le pivot de la vanne, et pouvant simuler aussi l'inertie de la vanne à la rotation en ajoutant au dispositif un moyen de création d'une résistance en exploitant une force de frottement créée à dessein ; et le levier basculant simule l'anneau de commande malgré sa grande différence de forme, associée à une grande simplicité de fonctionnement. L'anneau peut ainsi être remplacé par un simple levier basculant. Le moyen de basculement du levier peut être un vérin dont deux portions mutuellement mobiles sont respectivement articulées au support et au levier. Ces aspects de l'invention, ainsi que d'autres, seront maintenant décrits en liaison aux figures suivantes, données à titre illustratif : - la figure 1 illustre une aube à calage variable et son mécanisme de commande ; - la figure 2 illustre l'agencement de la biellette ; - la figure 3 illustre une variante de conception du raccord entre la biellette et l'anneau de commande ; - la figure 4 représente le dispositif d'essai ; - la figure 5 représente plus précisément le vérin actionneur ; - la figure 6 représente l'axe pivotant de simulation de la vanne et le levier basculant en coupe ; - la figure 7 représente un moyeu de compression de l'axe pivotant ; - et la figure 8 illustre la mise en place du mécanisme de commande d'aube soumis aux essais. La figure 1 représente ainsi un dispositif d'aube à calage variable où l'aube 1, munie d'un pivot intérieur 2 tourillonnant dans un anneau 3 de distributeur et d'un pivot extérieur 4 traversant un carter de stator 5, est commandée en pivotement par une biellette 6 à l'extérieur du carter de stator 5, cette biellette 6 étant elle-même entraînée en rotation par le mouvement d'un anneau de commande 7, faisant le tour du stator de carter de stator 5, et vu ici seulement en coupe. La figure 2 illustre l'assemblage de ces pièces : un embout 8 à une extrémité de la biellette 6 est engagé autour d'une extrémité 9 du pivot extérieur 4, dont la forme est non circulaire, carrée par exemple, ce qui permet de l'entraîner par complémentarité de forme avec un perçage de l'embout 8. Un palier extérieur 10 et un palier en rondelle 11, engagés dans le carter de stator 5, permettent une rotation sans frottement notable du pivot extérieur 4. Le pivot extérieur 4 est prolongé par une tige filetée 12 sur laquelle est vissé un écrou 13, qui maintient l'engagement de l'embout 8 contre les mouvements d'extraction, avec l'intercalage d'une rondelle élastique extérieure 14, pour interdire le desserrage de l'écrou 13. L'extrémité de la biellette 6 qui est opposée à l'embout 8 porte un axe 15 parallèle au pivot extérieur 4 et qui est logé dans un perçage 16 de l'anneau de commande 7, ici encore par l'intermédiaire d'un palier 18 engagé dans le perçage 16. De façon perfectionnée (figure 3), l'axe 15 est monté sur une rotule 19 retenue dans un logement sphérique de la biellette 6, de manière à tolérer des basculements de l'axe 15, dus à des déformations du système, sans introduire de contraintes de torsion dans la biellette 6 proprement dite. Le dispositif conforme à l'invention sera maintenant décrit au moyen des figures suivantes 4 à 8, et d'abord de la figure 4. Les principaux équipements sont montés sur une embase 20. Un levier 21 basculant s'élève au-dessus de l'embase 20 et dont l'extrémité est retenue dans une rotule 22 dont l'armature 23 est fixée à l'embase 20 (figure 6). Un tourillon 24 (figure 5) est aussi fixé à l'embase 20 à quelque distance, et il porte le corps d'un vérin 25 par une double articulation 26 permettant d'orienter le vérin 25 dans toutes les directions. La tige du vérin 25 est attachée au levier 21 par une chape 27 à double articulation, qui permet donc d'ajuster librement l'angle du vérin 25 et du levier 21. Un socle 28, prolongé par un bâti 29, est aussi fixé à l'embase 20. Le socle 28 et le bâti 29 portent chacun une potence, respectivement 30 et 31 (figure 6), qui sont superposées et dirigées vers le levier 21, mais sans contact avec lui. La potence 31 supérieure porte un palier 32. Le bâti 29 est creusé d'une rainure 33 au-dessus de la potence 30 inférieure du socle 28. La potence inférieure 30 porte une coupe 34, qui reçoit un autre palier 35 et dont la surface extérieure est filetée ; un écrou 36 et un contre-écrou 37 sont vissés à cette surface extérieure. Les paliers 32 et 35 sont destinés à la réception d'un axe pivotant 38, destiné à simuler le comportement de la vanne 1 et dont l'extrémité libre 39 (figure 8) est façonnée comme le pivot extérieur 4. Le bas de l'axe pivotant 38 est aminci et forme un épaulement 40 (figure 7). Deux mâchoires 41 et 42, superposées, sont enfilées sur le bas de l'axe pivotant 38 et retenues entre l'épaulement 40 et l'écrou 36. Elles comportent des saillies 43 et 44 pénétrant dans la rainure 33, de manière à les empêcher de tourner en les assujettissant au bâti 29, au socle 28 et à l'embase 20. Un empilement 45 de rondelles compressibles 4 est comprimé entre elles, ces rondelles étant elles aussi enfilées autour du bas de l'axe pivotant 38. La biellette 6 est engagée sur ce dispositif (figure 8), l'embout 8 placé sur l'extrémité libre 39 de l'axe pivotant 38, l'écrou 13, vissé tout au bout fileté de cette extrémité libre 39, et l'axe 15 est introduit dans un perçage 46 au sommet du levier 21. Les mouvements d'extension et de rétraction du vérin 25 commandent des basculements de va-et-vient du levier 21, qui font tourner la biellette 6, conformément à son mouvement normal. Les changements d'inclinaison du levier 21, dont on ne trouve pas l'équivalent dans la rotation de l'anneau de commande 7, n'ont pas d'inconvénient, puisque la rotule 19 absorbe les basculements semblables de l'axe 15, sans contraindre mécaniquement la biellette 6. En pivotant, l'axe 38 subit une force de frottement entre l'épaulement 40 et la mâchoire 41 supérieure, à cause de la force de contact produite par la compression des rondelles 45. La force de frottement est recherchée, afin de simuler la résistance de l'aube 1 au pivotement. Elle peut être ajustée en modifiant le vissage de l'écrou 36 et donc la hauteur de la mâchoire 42 inférieure de butée, l'intensité de compression de l'empilement 45 de rondelles et la force de contact à l'interface plane entre l'épaulement 40 et la mâchoire supérieure 41. Le contre-écrou 37 permet de maintenir l'écrou 36 en place. REVENDICATIONS1) Dispositif d'essai d'une biellette (6) de calage d'une aube (1) de stator, comprenant : un axe pivotant (38) au-dessus d'une embase (2), sur lequel une première extrémité de la biellette est engagée ; un levier (21) articulé à l'embase par une rotule (22) de levier et comportant une extrémité libre opposée à la rotule de levier et sur laquelle une seconde extrémité de la biellette (6) est montée de façon articulée ; et un moyen de basculement (25) du levier. 2) Dispositif d'essai d'une biellette de calage d'une aube de stator suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de basculement du levier est un vérin (25) dont deux portions mutuellement mobiles sont respectivement articulées à l'embase (20) et au levier (21). 3) Dispositif d'essai d'une biellette de calage d'une aube de stator suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'extrémité libre du levier comprend un perçage (46) de réception d'un axe (15) lié à la biellette (16) par une rotule de biellette (18). 4) Dispositif d'essai d'une biellette de calage d'une aube de stator suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'axe pivotant est relié à l'embase (20) par un moyen de liaison à frottement. 5) Dispositif d'essai d'une biellette de calage d'une aube de stator suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le moyen de liaison à frottement comprend une surface de contact entre l'axe pivotant (38) et une mâchoire (41) assujettie en rotation à l'embase (20). 6) Dispositif d'essai d'une biellette de calage d'une aube de stator suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la surface de contact est plane, et le moyen de liaison à frottement comprend encore un empilement (45) comprimé entre ladite mâchoire (41) et une seconde mâchoire de butée (42). 7) Dispositif d'essai d'une biellette de calage d'une aube de stator suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le moyen de liaison à frottementcomprend encore des moyens de réglage (34, 36, 37) de position de la pièce de butée (42) et d'intensité de compression de l'empilement (45). 8) Dispositif d'essai d'une biellette de calage d'une aube de stator suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'axe pivotant (38) comprend une extrémité libre (39) sur laquelle une extrémité (18) de la biellette (6) est enfilée et qui est munie d'un bout fileté pour recevoir un écrou (13) de maintien de l'extrémité (8) de la biellette.