Brevet FR3024996A1 — publié le 20160226

Anneau de commande d'un étage d'aubes à calage variable pour une turbomachine DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne un anneau de commande d'un étage d'aubes à calage variable pour une turbomachine. ETAT DE L'ART Un étage de ce type comprend une rangée annulaire d'aubes de stator à calage variable (aussi appelées VSV - acronyme de Variable Stator Vanes) qui sont portées par un carter annulaire externe, en général d'un compresseur de la turbomachine. Chaque aube comprend une pale qui est reliée à son extrémité radialement externe par une platine à contour sensiblement circulaire à un pivot cylindrique radial qui définit l'axe de rotation de l'aube et qui est guidé en rotation dans un orifice correspondant du carter externe. L'extrémité radialement interne de la pale de chaque aube comprend en général un second pivot cylindrique s'étendant le long de l'axe de rotation de l'aube et guidé en rotation dans un orifice d'un carter interne du compresseur. L'extrémité radialement externe du pivot externe de chaque aube est reliée par une biellette à un anneau de commande déplacé en rotation autour du carter externe par des moyens d'actionnement à vérin ou analogue. La rotation de l'anneau de commande est transmise par les biellettes aux pivots externes des aubes et les fait tourner autour de leurs axes. Le calage angulaire des aubes de stator dans une turbomachine est destiné à adapter la géométrie du compresseur à son point de fonctionnement et notamment à optimiser le rendement et la marge au pompage de cette turbomachine et à réduire sa consommation de carburant dans les différentes configurations de vol. Chacune de ces aubes est déplaçable en rotation autour de son axe entre une première position « d'ouverture » ou « de pleine ouverture » dans 3024996 2 laquelle chaque aube s'étend sensiblement parallèlement à l'axe longitudinal de la turbomachine, et une seconde position « de fermeture » ou « de quasi-fermeture » dans laquelle les aubes sont inclinées par rapport à l'axe de la turbomachine et réduisent ainsi la section de passage 5 de l'air à travers l'étage d'aubes. L'anneau de commande doit être centré et guidé en rotation autour de son axe de rotation. Dans la technique actuelle, le carter externe comprend des patins en saillie sur lesquels la périphérie interne de l'anneau peut venir coopérer par frottement. 10 Il est important d'avoir des jeux radiaux à froid entre l'anneau et les patins du carter, afin d'autoriser des dilatations thermiques du carter et permettre une bonne cinématique du calage dans toutes les configurations du moteur. Cependant, on a constaté, notamment dans le cas de moyens d'actionnement à un seul vérin, qu'en fonction des plages d'ouverture et de 15 fermeture des aubes à calage variable, les jeux à froid entraînent un désaxage de l'anneau de commande vis-à-vis du carter, ce qui influe négativement sur la précision du calage. Ce désaxage consomme les jeux à froid de manière hétérogène en fonction de l'angle de calage. La présente invention propose une solution simple, efficace et 20 économique à ce problème. EXPOSE DE L'INVENTION L'invention propose un anneau de commande d'un étage d'aubes à calage variable pour une turbomachine, comportant un corps annulaire, des premiers moyens configurés pour être reliés à des pivots desdites aubes, et 25 des seconds moyens configurés pour être reliés à des moyens d'actionnement en vue de la rotation dudit corps autour d'un carter de la turbomachine, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des troisièmes moyens configurés pour coopérer avec le carter afin de centrer et de guider ledit corps, lesdits troisièmes moyens comportant au moins un organe en 30 appui sur le carter et sollicité vers le carter par un élément élastiquement déformable. 3024996 3 L'invention consiste notamment à remplacer le ou chaque jeu à froid de la technique antérieure par un contact permanent entre un organe et le carter. Cela permet notamment un centrage concentrique de l'anneau de commande autour du carter lors des débattements angulaires, une 5 absorption des dilatations radiales du carter, et un mouvement de rotation et translation de l'anneau de commande grâce au déplacement de l'organe sur le carter. L'anneau selon l'invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en 10 comparaison les unes avec les autres : - ledit au moins un organe est configuré pour rouler sur une surface du carter ; - ledit au moins un organe comprend une bille ; - ledit élément élastiquement déformable est un ressort de compression 15 dont une extrémité prend appui, directement ou indirectement, sur ledit au moins un organe ; - ledit ressort a une orientation sensiblement radiale vis-à-vis de l'axe de rotation de l'anneau ; - l'organe est portée par une embase sur laquelle le ressort prend appui ; 20 - le ressort est en appui, du côté opposé à l'organe, sur une pièce rapportée et fixée sur ledit corps ; - ledit corps comprend au moins un logement cylindrique sensiblement radial dans lequel est monté le ressort de compression ainsi qu'une douille dans un alésage de laquelle est guidée en translation ladite 25 embase ladite douille comportant à une extrémité radialement interne une paroi transversale de fond sur laquelle est sollicitée ladite embase par le ressort, ladite paroi de fond comportant un orifice de passage et de déplacement dudit au moins un organe ; - ledit corps de l'anneau est relié à chaque aube par une biellette ; 30 - ledit corps comprend des logements sensiblement radiaux de réception de pions portés par lesdites biellettes. 3024996 4 La présente invention concerne également un étage d'aubes à calage variable pour une turbomachine, comportant une rangée annulaire d'aubes à calage variable comportant chacune une pale et un pivot cylindrique à son extrémité radialement externe, l'étage comportant en 5 outre un carter annulaire comportant des orifices de montage des pivots des aubes, caractérisé en ce que lesdits pivots sont reliés à un anneau tel que décrit ci-dessus. La présente invention concerne encore une turbomachine, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un anneau ou au moins un 10 étage tel que décrit ci-dessus. DESCRIPTION DES FIGURES L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux 15 dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une demi-vue schématique partielle en coupe axiale d'un étage d'aubes à calage variable de turbomachine, selon la technique antérieure ; - la figure 2 est une demi-vue schématique partielle en coupe axiale et en 20 perspective d'un étage d'aubes à calage variable de turbomachine, selon l'invention ; et - la figure 3 est une vue à plus grande échelle d'une partie de la figure 2. DESCRIPTION DETAILLEE En figure 1, on a représenté schématiquement, en coupe axiale, une 25 partie d'un compresseur haute-pression 10 d'une turbomachine, en particulier d'un turboréacteur d'avion, à plusieurs étages, chaque étage comprenant une rangée annulaire d'aubes mobiles 12 portées par le rotor (non représenté) de la turbomachine et une rangée annulaire d'aubes fixes 14 formant redresseurs portées par un carter 16 du stator de la 30 turbomachine, l'orientation angulaire des aubes 14 étant réglable pour optimiser l'écoulement gazeux dans le compresseur 10. 3024996 5 Chaque aube 14 comprend une pale 18 et un pivot cylindrique 20 radialement externe, relié par un disque ou « platine » 22 s'étendant perpendiculairement à l'axe 24 de l'aube dans un logement 26 correspondant du carter 16. La surface radialement interne 28 du disque 5 est alignée avec la paroi interne 30 du carter pour ne pas s'opposer à l'écoulement gazeux. Le pivot cylindrique 20 de chaque aube 14 s'étend à l'intérieur d'une cheminée cylindrique radiale 32 du carter 16 et son extrémité radialement externe est reliée par une biellette 34 à un anneau de commande 36 qui 10 entoure le carter 16 et qui est associé à des moyens d'actionnement (non représentés) permettant de le faire tourner dans un sens ou dans l'autre autour de l'axe longitudinal du carter 16 pour entraîner les aubes 14 d'une rangée annulaire en rotation autour de leurs axes 24. Les aubes 14 sont déplaçables en rotation autour de leurs axes 24 15 entre une position de fermeture ou de quasi-fermeture et une position d'ouverture ou de pleine ouverture. Dans la position de fermeture, les pales 18 des aubes sont inclinées par rapport à l'axe longitudinal de la turbomachine et définissent entre elles une section minimale de passage d'air dans la veine. Les aubes 14 sont 20 amenées dans cette position lorsque la turbomachine est à bas régime ou au ralenti, le débit d'air s'écoulant dans le compresseur ayant alors une valeur minimale. Dans la position d'ouverture, les pales 18 des aubes s'étendent sensiblement parallèlement à l'axe de la turbomachine de façon à ce que la 25 section de passage d'air entre les pales soit maximale. Les aubes 14 sont amenées dans cette position lorsque la turbomachine est au régime plein gaz, le débit d'air s'écoulant dans le compresseur ayant alors une valeur maximale. Dans la technique antérieure, le carter 16 comprend à sa périphérie 30 externe des pistes 38 en saillie de centrage et de guidage des anneaux 36, qui sont ici schématiquement représentées par des traits pointillés. Chaque 3024996 6 anneau 36 entoure sa ou ses pistes de guidage 38. La référence J désigne les jeux radiaux qui sont prévus à froid entre un anneau 36 et sa ou ses pistes 38. Ces jeux J doivent être suffisamment importants pour permettre des dilatations thermiques du carter 16 mais ne permettent pas de régler 5 avec précision les positions angulaires des aubes 14. L'invention permet de remédier à ce problème en particulier en supprimant les jeux radiaux entre l'anneau et le carter. Les figures 2 et 3 représentent un mode de réalisation de l'invention dans lesquels les éléments décrits dans ce qui précède sont référencés par 10 les mêmes chiffres. L'anneau de commande 36 comprend ici un corps annulaire, qui peut être sectorisé et formé d'au moins deux secteurs disposés circonférentiellement bout à bout et liés l'un à l'autre. Le corps de l'anneau 36 comprend des orifices radiaux 40 dans 15 lesquels sont logés des pions cylindriques 42 portés par les biellettes 34. Chaque pion 42 est en général centré et guidé en rotation dans un orifice 40 par au moins un palier à douille monté dans l'orifice 40. Comme décrit dans ce qui précède, le corps de l'anneau 36 comprend en outre des moyens de liaison à un actionneur, qui peuvent 20 comprendre par exemple une chape portant un axe sur lequel est articulée une extrémité d'une tige de piston d'un actionneur, lorsque ce dernier est un vérin par exemple. Selon l'invention, l'anneau 36 comporte au moins un organe 44 en appui sur le carter 16 et sollicité vers le carter par un élément 46 25 élastiquement déformable. Dans l'exemple représenté, l'organe est une bille 44 qui est configurée pour prendre appui et rouler sur une surface externe 48, ici sensiblement cylindrique, du carter 16. La bille 44 est portée par une embase 50 et sertie dans un logement 30 sphérique de cette embase 50 de façon à pouvoir tourner dans ce 3024996 7 logement. L'embase 50 est montée coulissante en translation dans un alésage 52 d'une douille 54. La douille 54 comprend une paroi cylindrique tubulaire reliée à une de ses extrémités, ici radialement externe, à un rebord annulaire externe 5 56, et à son extrémité opposée, ici radialement interne, à une paroi transversale de fond 58 qui est percée d'un orifice 60. L'embase 50 est apte à coulisser en translation dans l'alésage 52 depuis une première position dans laquelle elle prend appui sur la paroi de fond 58, comme cela est visible aux figures 2 et 3, et une seconde position dans laquelle elle est 10 à distance de cette paroi de fond. Naturellement, l'embase peut adopter n'importe quelle position entre ces deux positions extrêmes. La bille 44 est apte à passer et à se déplacer, en particulier à rouler, dans l'orifice 60 de la paroi de fond 58. Lorsque l'embase 50 est dans la première position, la bille 44 peut tourner autour d'elle dans le logement de l'embase 50 et l'orifice 60 15 de la paroi de fond 58. Dans cette position, comme cela est visible dans les dessins, elle comprend une partie radialement interne qui fait saillie de l'extrémité radialement interne de la douille 54 et qui peut venir en appui et rouler sur la surface 48 du carter. L'anneau de commande 36 selon l'invention est de préférence conçu 20 pour que la bille 44 ne rentre jamais complètement dans l'alésage de la douille mais reste en permanence en appui sur la surface du carter. Le corps de l'anneau 36 comprend des logements radiaux 62 dans chacun desquels est monté le système 54, 50, 44 décrit dans ce qui précède. Le logement 62 est sensiblement cylindrique et comprend un 25 épaulement annulaire interne 63 au voisinage de son extrémité radialement interne. La douille 54 est engagée dans le logement 62 en translation radiale depuis l'extérieur jusqu'à ce que le rebord périphérique 56 de la douille 54 prenne appui sur l'épaulement 63 du logement 62, comme représenté dans les dessins. 30 L'embase 50 est montée avec sa bille 44 dans la douille 54 puis l'élément 46 élastiquement déformable est ensuite inséré dans le logement. 3024996 8 Cet élément comprend ici un ressort de compression 46, qui est un ressort hélicoïdal. Le ressort 46 s'étend sensiblement radialement et comprend une extrémité radialement interne en appui sur l'extrémité radialement externe de l'embase 50 et une extrémité radialement interne en appui sur 5 l'extrémité radialement interne d'une pièce 64 sensiblement cylindrique rapportée et fixée, par exemple par vissage, à l'extrémité radialement externe du logement 62, en vue de l'obturer. Comme cela est visible en figure 3, l'embase 50 et la pièce 64 comportent des moyens de guidage du ressort 46, qui comprennent ici 10 deux nervures annulaires 66 coaxiales qui délimitent entre elles un espace annulaire de réception d'une extrémité du ressort. En fonction du calage angulaire des aubes 14, l'anneau de commande 36 a un mouvement de rotation et de translation autour du carter 16. Ce mouvement n'est pas remis en cause grâce au roulement de 15 la bille 44. Lors du fonctionnement du moteur, le carter 16 peut se dilater. Le système de ressort comprime le roulement à bille sur le carter laissant libre les dilatations thermiques de ce dernier. Même dans le cas où les moyens d'actionnement de l'anneau 36 comprennent un unique vérin, l'anneau 36 reste centrer autour du carter 16. 20 REVENDICATIONS1. Anneau (36) de commande d'un étage d'aubes (14) à calage variable pour une turbomachine, comportant un corps annulaire, des premiers moyens (40) configurés pour être reliés à des pivots (20) desdites aubes, et des seconds moyens configurés pour être reliés à des moyens d'actionnement en vue de la rotation dudit corps autour d'un carter (16) de la turbomachine, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des troisièmes moyens configurés pour coopérer avec le carter afin de centrer et de guider ledit corps, lesdits troisièmes moyens comportant au moins un organe (44) en appui sur le carter et sollicité vers le carter par un élément (46) élastiquement déformable. 2. Anneau de commande (36) selon la revendication 1, dans lequel ledit au moins un organe (44) est configuré pour rouler sur une surface (48) du carter (16). 3. Anneau de commande (36) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel ledit au moins un organe comprend une bille (44). 4. Anneau de commande (36) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit élément élastiquement déformable est un ressort de compression (46) dont une extrémité prend appui, directement ou indirectement, sur ledit au moins un organe (44). 5. Anneau de commande (36) selon la revendication 4, dans lequel ledit ressort (46) a une orientation sensiblement radiale vis-à-vis de l'axe de rotation de ledit corps. 6. Anneau de commande (36) selon la revendication 4 ou 5, dans lequel le ressort (48) est en appui, du côté opposé à l'organe, sur une pièce (64) rapportée et fixée sur l'anneau. 7. Anneau de commande (36) selon l'une des revendications 4 à 6, dans lequel l'organe (44) est porté par une embase (50) sur laquelle le ressort (46) prend appui. 3024 996 10 8. Anneau de commande (36) selon la revendication 7, dans lequel ledit corps comprend au moins un logement cylindrique (62) sensiblement radial dans lequel est monté le ressort de compression (46) ainsi qu'une douille (54) dans un alésage (52) de laquelle est guidée en translation 5 ladite embase (50), ladite douille comportant à une extrémité radialement interne une paroi transversale de fond (58) sur laquelle est sollicitée ladite embase par le ressort, ladite paroi de fond comportant un orifice (60) de passage et de déplacement dudit au moins un organe (44). 9. Etage d'aubes (14) à calage variable pour une turbomachine, 10 comportant une rangée annulaire d'aubes à calage variable comportant chacune une pale (18) et un pivot cylindrique (20) à son extrémité radialement externe, l'étage comportant en outre un carter annulaire (16) comportant des orifices de montage des pivots des aubes, caractérisé en ce que lesdits pivots sont reliés à un anneau de commande (36) selon 15 l'une des revendications précédentes. 10. Turbomachine, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un anneau de commande (36) selon l'une des revendications 1 à 8 ou au moins un étage selon la revendication 9. 20