Brevet FR3027635A1 — publié le 20160429

Système de commande d'aubes à calage variable pour une turbomachine DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne un système de commande d'aubes à calage variable pour une turbomachine. ETAT DE L'ART L'état de l'art comprend notamment les documents EP-B1-1 469 166 et EP-B1-1 911 985. Un étage d'aubes à calage variable 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 3600 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. Chaque biellette porte un doigt qui est relié à l'anneau par une liaison rotulante, comportant en général une partie (appelée noix) solidaire du doigt et mobile autour d'un centre de rotation à l'intérieur d'une partie fixe (cage) solidaire de la biellette. 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 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 de l'air à travers l'étage d'aubes. Selon la loi angulaire « aéro » de commande des aubes, on constate que la partie mobile de la liaison rotulante précitée peut se déplacer davantage lors de l'ouverture des aubes, plutôt que lors de leur fermeture, ou inversement. Ainsi, les angles de déplacement de la partie mobile dans la partie fixe sont différents lors de l'ouverture et de la fermeture des aubes, ce qui peut générer des efforts relativement importants dans le système. Ces angles peut être mesurés dans un plan passant par l'axe longitudinal du doigt (ou le centre de rotation de la partie mobile) et sensiblement perpendiculaire à l'axe de révolution de l'anneau. La présente invention propose notamment une solution à ce problème, qui est simple, efficace et économique. EXPOSE DE L'INVENTION L'invention propose à cet effet un système de commande d'aubes à calage variable pour une turbomachine, comportant un anneau de commande présentant un axe de révolution, et, autour dudit axe de révolution, une rangée annulaire de biellettes de liaison de l'anneau auxdites aubes, chaque biellette comportant une première extrémité configurée pour être reliée à l'une desdites aubes, et une seconde extrémité reliée par une liaison rotulante à un doigt de forme allongée et qui est relié audit anneau, caractérisé en ce que le doigt relié à chaque biellette a un axe d'allongement incliné par rapport à un plan passant sensiblement par ledit axe de révolution et par ladite biellette. L'inclinaison de l'axe d'allongement du doigt porté par chaque biellette du système peut permettre de diminuer les efforts précités liés à la différence entre les angles d'ouverture et de fermeture de la loi de commande. Avantageusement, la valeur de l'angle d'inclinaison est prédéterminée pour absorber cette différence d'angles entre l'ouverture et la fermeture. Cette inclinaison a un impact non négligeable sur les efforts de la cinématique de calage variable et peut permettre de faire travailler la liaison rotulante entre le doigt et la biellette dans un déplacement angulaire identique en ouverture et en fermeture. Le système selon l'invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : - le doigt relié à chaque biellette a une partie montée rotulante vis-à-vis de la biellette, - ladite partie du doigt est une partie médiane ou une extrémité longitudinale du doigt, - ladite partie du doigt est engagée dans un logement d'un organe en portion de sphère, qui est lui-même monté de manière rotulante dans une bague qui est sertie dans un orifice de la biellette, - le doigt relié à chaque biellette a au moins une extrémité longitudinale de liaison à l'anneau, - ladite au moins une extrémité longitudinale du doigt est une extrémité longitudinale de fixation à l'anneau par sertissage, - ladite au moins une extrémité longitudinale du doigt est une extrémité longitudinale d'engagement ou d'emboîtement dans l'anneau, de préférence par encliquetage élastique, - les deux extrémités longitudinales du doigt sont des extrémités longitudinales d'engagement ou d'emboîtement dans l'anneau, de préférence par encliquetage élastique, - les deux extrémités longitudinales du doigt sont biseautées ou chanfreinées pour faciliter leur engagement ou emboîtement, - ledit axe est incliné dans un plan sensiblement transversal c'est-à-dire perpendiculaire audit axe de révolution. 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 outre un système tel que décrit ci-dessus, les pivots cylindriques des aubes étant reliés aux premières extrémités des biellettes du système. La présente invention concerne encore une turbomachine, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un système 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 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 vue schématique partielle en perspective d'un système de commande selon l'invention, - les figures 3a et 3b sont d'autres vues schématiques partielles en 25 perspective du système de commande de la figure 2, - la figure 4 est une vue schématique en coupe axiale d'une variante de réalisation du système de commande selon l'invention, - la figure 5 est une vue schématique partielle en coupe axiale d'une extrémité d'une biellette d'un système de commande selon l'invention, 30 - la figure 6 est une vue schématique partielle en perspective d'une autre variante de réalisation du système de commande selon l'invention, - la figure 7 est une vue schématique en coupe axiale du système de commande de la figure 6, - la figure 8 est une vue schématique partielle et en perspective du système de commande de la figure 6, - la figure 9 est une vue schématique d'un doigt pour une variante de réalisation du système de commande selon l'invention, et - la figure 10 est une vue très schématique montrant l'angle d'inclinaison d'un doigt d'un système de commande selon l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE En figure 1, on a représenté schématiquement, en coupe axiale, une 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 turbomachine, l'orientation angulaire des aubes 14 étant réglable pour optimiser l'écoulement gazeux dans le compresseur 10. 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 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 entoure le carter 16 et qui est associé à des moyens d'actionnement tels qu'un actionneur (non représenté) 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. 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 lesquels sont logés des doigts cylindriques 42 portés par les biellettes 34. Chaque doigt 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. Le corps de l'anneau 36 peut comprendre en outre des moyens de liaison à l'actionneur, qui peuvent comprendre par exemple une chape portant un axe sur lequel est articulée une extrémité d'une tige de piston de l'actionneur, lorsque ce dernier est un vérin par exemple. Dans la présente demande, on entend par système de commande, l'ensemble comportant l'anneau 36, les biellettes 34 ainsi que les doigts 42 de liaison des biellettes à l'anneau. Les aubes 14 sont déplaçables en rotation autour de leurs axes 24 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 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 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. Le carter 16 peut comprendre à sa périphérie externe des pistes 38 en saillie de centrage et de guidage des anneaux 36, qui sont ici schématiquement représentées par des traits pointillés. Dans la technique actuelle, les doigts 42 ont chacun une forme allongée et comporte chacun un axe d'allongement B ayant une orientation radiale par rapport à l'axe longitudinal du compresseur qui est confondu avec l'axe de révolution du système du commande. Autrement dit, les axes B des doigts 42 s'étendent tous dans des plans passant par l'axe de révolution du système (le plan de la feuille pouvant être considéré comme un tel plan pour la figure 1). On a constaté que cette configuration entraîne des problèmes en particulier lorsque la loi de commande des aubes est telle que les angles d'ouverture et de fermeture sont différents, comme cela sera expliqué plus en détail dans ce qui suit en référence à la figure 10. Pour remédier à ces problèmes, la présente invention propose d'incliner les axes d'allongement des doigts de façon à ce qu'ils ne soient plus contenus dans les plans précités. Les figures 2, 3a et 3b montrent un premier mode de réalisation de l'invention. La biellette 34 comprend une première extrémité de liaison à une aube 14. Cette première extrémité comprend ici un orifice 50 configuré pour être traversé par le pivot 20 de l'aube. La biellette 34 comprend une seconde extrémité de liaison au doigt 42 et plus précisément à une extrémité radialement externe du doigt 42. Cette seconde extrémité comprend ici un orifice 52 dans lequel est monté un dispositif rotulant, qui est mieux visible en figure 5. Le dispositif rotulant comprend une bague externe 53 qui est engagée et sertie dans l'orifice 52 de la biellette et qui comprend un logement interne sphérique à l'intérieur duquel est monté rotulant un 30 organe ou une noix 54 en portion de sphère. La noix 54 comprend un logement cylindrique 56 dans lequel est engagée l'extrémité radialement externe du doigt 42 qui présente une collerette annulaire externe 58 d'appui sur la noix (sur son extrémité radialement interne dans l'exemple représenté en figure 5). Le doigt 42 est ici relié à l'anneau 36 par son extrémité radialement interne. Cette extrémité du doigt 42 est engagée dans un orifice 60 de l'anneau 36 et est de préférence sertie dans cet orifice, comme cela est représenté en figure 4. Ce sertissage permet notamment de réduire les frottements entre le doigt et l'anneau 36. Le doigt 42 comprend une autre collerette annulaire externe 62 d'appui sur l'anneau 36 (ici sur sa périphérie externe) et son extrémité radialement interne est configurée pour pouvoir être déformée plastiquement de façon à pouvoir être rabattue sur l'anneau, comme représenté en figure 4. L'opération de déformation et de sertissage du doigt 42 provoque ainsi le serrage de l'anneau 36 entre la collerette 62 et l'extrémité déformée du doigt. L'anneau 36 comprend une pluralité d'orifices 60 de montage des doigts 42 des biellettes. Ces orifices 60 sont inclinés de façon à être alignés sur les axes B d'allongement des doigts 42 et autoriser ainsi leur montage. Les figures 3a et 3b montrent les positions angulaires extrêmes de la biellette 34, c'est-à-dire ses positions pour les positions d'ouverture et de fermeture maximales des aubes. L'inclinaison des doigts 42 persiste durant le déplacement angulaire de l'anneau 36 (en particulier à cause de leur sertissage sur l'anneau) et est avantageusement prédéterminé pour absorber la différence d'angles entre l'ouverture et la fermeture par rapport au zéro méca, et permettre ainsi à la noix de travailler dans un déplacement angulaire identique en ouverture et en fermeture. L'axe d'allongement B du doigt 42 de chaque biellette 34 est incliné d'un angle égal à la différence entre la position à pleine ouverture et la position à pleine fermeture. Il appartiendra par exemple à l'intervalle ]0°, 30°]. On se réfère désormais aux figures 6 à 9 qui représentent une variante de réalisation de l'invention. La biellette 34 est similaire à celle décrite dans ce qui précède et comprend une première extrémité de liaison à une aube 14 et qui comprend ici un orifice 50 configuré pour être traversé par le pivot 20 de l'aube. La biellette 34 comprend une seconde extrémité de liaison au doigt 42' et plus précisément à une partie médiane du doigt 42'. Cette seconde extrémité comprend ici un orifice 52 dans lequel est monté un dispositif rotulant similaire à celui décrit en référence à la figure 5. Le doigt 42' traverse le logement de la noix du dispositif rotulant (figure 7) et ses extrémités longitudinales, respectivement radialement interne et externe, sont emboîtées par encliquetage élastique dans des orifices 64 de l'anneau 36. L'anneau 36 a ici en section une forme sensiblement en U dont l'ouverture est orientée axialement. L'anneau 36 comprend deux parois annulaires respectivement interne et externe entre lesquelles la seconde extrémité de chaque biellette 34 et son doigt 42' sont destinés à être engagés (figures 6 et 7). Chaque extrémité longitudinale du doigt 42' comprend un pion cylindrique 66 d'encliquetage élastique dans l'un des orifices 64 de l'anneau. Chaque pion 66 comprend une extrémité libre biseautée et comprenant une pente destinée à faciliter cet encliquetage et à coopérer avec une encoche 68 prévue sur la paroi correspondante de l'anneau. Comme cela est représenté en figure 6, cette encoche 68 s'étend entre l'orifice 64 et le bord circonférentiel libre de la paroi. Les encoches 68 de l'anneau sont sensiblement parallèles et en regard l'une de l'autre. La base de chaque pion 66 est reliée au reste du doigt par un épaulement annulaire 70 qui est destiné à venir en appui sur la paroi de l'anneau, dans l'encoche 66 précitée, afin d'immobiliser le doigt vis-à-vis de l'anneau, en particulier en direction radiale. 302 7 6 3 5 10 Le montage du doigt 42' dans l'anneau 36 et l'insertion de ses pions 66 dans les orifices 64 des parois de l'anneau, est réalisé par encliquetage élastique. Ceci est rendu possible par la déformation élastique de l'anneau 36 et plus exactement par l'écartement de ses parois l'une de l'autre lors de 5 l'insertion du doigt 42' dans l'anneau et le coulissement des pions 66 dans les encoches 68 des parois de l'anneau. Dans les exemples de réalisation des figures 6 à 8, le doigt 42' a une forme allongée sensiblement cylindrique et droite. Dans la variante de réalisation de la figure 9, le doigt 42" a une 10 partie médiane inclinée et présentant un axe d'allongement B incliné et donc conforme à l'invention. Les extrémités longitudinales du doigt 42" sont similaires à celles du doigt 42' des figures 6 à 8. La figure 10 montre un doigt cylindrique 42- droit mais incliné vis-à-vis du plan P passant par l'axe de révolution de l'anneau 34 et par le milieu 15 du doigt. La figure 10 montre également la biellette 34 et sa noix dans trois positions distinctes. La référence 54 désigne la noix lorsque l'anneau et les aubes ont une position intermédiaire de calage. Les références 54a et 54b désignent respectivement la noix lorsque l'anneau et les aubes sont dans les positions d'ouverture maximale et de fermeture maximale. Les angles a 20 et 13 représentent les angles de position de la noix dans les positions d'ouverture et de fermeture des aubes, respectivement. Ces angles sont mesurés dans un plan perpendiculaire à l'axe de révolution de l'anneau, qui est le plan de la feuille de la figure 10. Dans l'exemple représenté, 13 serait supérieur à a et l'angle Q est tel que Q =13 - a. 25 REVENDICATIONS1. Système de commande d'aubes (14) à calage variable pour une turbomachine, comportant un anneau de commande (36) présentant un axe de révolution, et, autour dudit axe de révolution, une rangée annulaire de biellettes (34) de liaison de l'anneau auxdites aubes, chaque biellette comportant une première extrémité configurée pour être reliée à l'une desdites aubes, et une seconde extrémité reliée par une liaison rotulante à un doigt (42, 42', 42", 42-) de forme allongée et qui est relié audit anneau, caractérisé en ce que le doigt relié à chaque biellette a un axe d'allongement (B) incliné par rapport à un plan passant sensiblement par ledit axe de révolution et par ladite biellette. 2. Système selon la revendication 1, dans lequel le doigt (42, 42', 42", 42-) relié à chaque biellette (34) a une partie montée rotulante vis-à-vis de la biellette. 3. Système selon la revendication 2, dans lequel ladite partie du doigt (42, 42', 42") est une partie médiane ou une extrémité longitudinale du doigt. 4. Système selon la revendication 2 ou 3, dans lequel ladite partie du doigt (42, 42', 42", 42-) est engagée dans un logement d'un organe (54) en portion de sphère, qui est lui-même montée de manière rotulante dans une bague (53) qui est sertie dans un orifice (52) de la biellette (34). 5. Système selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le doigt (42, 42', 42", 42-) relié à chaque biellette (34) a au moins une extrémité longitudinale de liaison à l'anneau (36). 6. Système selon la revendication 5, dans lequel ladite au moins une extrémité longitudinale du doigt (42) est une extrémité longitudinale de fixation à l'anneau par sertissage. 7. Système selon la revendication 5, dans lequel ladite au moins une extrémité longitudinale du doigt (42', 42", 42-) est une extrémitélongitudinale d'engagement ou d'emboîtement dans l'anneau, de préférence par encliquetage élastique. 8. Système selon la revendication 7, dans lequel les deux extrémités longitudinales du doigt (42', 42", 42-) sont des extrémités longitudinales d'engagement ou d'emboîtement dans l'anneau, de préférence par encliquetage élastique. 9. Système selon la revendication 8, dans lequel les deux extrémités longitudinales du doigt (42', 42", 42-) sont biseautées pour faciliter leur engagement ou emboîtement. 10. Etage d'aubes (14) à calage variable pour une turbomachine, 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 système selon l'une des revendications précédentes, les pivots cylindriques des aubes étant reliés aux premières extrémités des biellettes (34) du système.