Brevet FR3069013A1 — publié le 20190118

DISPOSITIF DE CALAGE REGLABLE D'UNE AUBE PIVOTANTE POUR UN REDRESSEUR DE FLUX DESCRIPTION Le sujet de l'invention est un dispositif de calage réglable d'une aube pivotante pour un redresseur de flux. Il est parfois nécessaire d'orienter le flux de gaz à l'intérieur d'un moteur d'avion, afin d'améliorer les caractéristiques aérodynamiques de l'écoulement et les performances du moteur. On utilise pour cela des aubes fixes regroupées en étages circulaires appelés redresseurs, qui font partie du stator du moteur et sont en général constitués de secteurs de cercle assemblés entre eux. Dans certains cas, on peut désirer modifier ce qu'on appelle le calage des aubes, c'est-à-dire leur orientation par rapport à l'axe de la machine ou à la direction du flux de gaz incident. Une telle situation apparaît (parmi d'autres situations) pour certains essais où il convient de faire tourner le rotor très vite, et où on procède donc à un réglage angulaire des aubes d'un redresseur situé en amont du rotor, afin que l'écoulement arrive sur les aubes mobiles du rotor avec une incidence qui l'aide à tourner à une vitesse accrue par rapport au fonctionnement normal. Plutôt que d'employer un redresseur unitaire qui serait utilisé seulement dans cette situation d'essais, on peut alors préférer rendre les aubes pivotantes dans la structure du compresseur, en les montant sur des pivots, dont l'un traverse un anneau appartenant au stator et débouche hors de la veine d'écoulement. Ces pivots traversants peuvent comprendre une partie de section non circulaire sur lesquelles des cales viennent en prise. Les cales sont par ailleurs immobilisées sur l'anneau, ce qui bloque les pivotements. Un dispositif de ce genre est décrit dans le document FR-2 995 934-A, mais il présente l'inconvénient d'être hyperstatique et de ne pas permettre un montage facile. Le document de demande française déposée sous le numéro 16 54771 présente un dispositif de calage du même genre et qui a l'avantage d'être isostatique et 2 donc de permettre des montages faciles des cales, mais qui nécessite d'avoir à disposition une cale pour chacune des aubes et chacun des angles de calage prévus, donc en nombre important, puisque les redresseurs comprennent plusieurs dizaines d'aubes et qu'on peut vouloir disposer d'un nombre d'angles de calage assez important, de cinq ou plus par 5 exemple, ce qui impose donc en pratique d'avoir plusieurs centaines de cales en stock. L'invention présente permet de caler les redresseurs à plusieurs angles en utilisant seulement un nombre réduit de pièces de calage. Il est encore souligné qu'elle permet des montages et démontages rapides, donc compatibles avec les besoins des essais. 10 Sous une forme générale, l'invention concerne un dispositif de calage réglable d'une aube pivotante pour un redresseur de flux, comprenant : un anneau ; une aube configurée pour pouvoir pivoter dans l'anneau au moyen d'un pivot traversant l'anneau, le pivot ayant une portion à section non circulaire qui s'étend à l'extérieur de l'anneau ; une cale répartie sur une surface extérieure de l'anneau et configurée pour 15 permettre le calage angulaire de l'aube, la cale comprenant un premier bord en prise avec ladite portion à section non circulaire de l'aube et un deuxième bord en appui sur une surface de l'anneau faisant un angle avec la surface extérieure de l'anneau, caractérisé en ce que la cale comprend deux pièces : une première pièce possédant le premier bord et ayant un bord extérieur circulaire et cranté concentrique à son pivot, et 20 une deuxième pièce possédant le deuxième bord et comprenant des reliefs engrenant dans des crans dudit bord extérieur circulaire. Sous une autre forme, elle concerne un dispositif de calage réglable d'une aube pivotante dans un redresseur de flux, comprenant : un anneau ; une aube configurée pour pouvoir pivoter dans l'anneau au moyen d'un pivot traversant l'anneau, 25 le pivot ayant une portion à section non circulaire qui s'étend à l'extérieur de l'anneau ; une cale répartie sur une surface extérieure de l'anneau et configurée pour permettre le calage angulaire de l'aube, la cale comprenant un premier bord en prise avec ladite portion à section non circulaire de l'aube et un deuxième bord en appui sur une surface de l'anneau faisant un angle avec la surface extérieure, caractérisé en ce que la cale comprend trois pièces : une première pièce possédant le premier bord et ayant un bord 3 extérieur circulaire et cranté concentrique à son pivot, une deuxième pièce possédant le deuxième bord et comprenant un autre bord, cranté, et une troisième pièce comprenant des reliefs engrenant dans des crans dudit bord extérieur circulaire et des crans dudit autre bord, la troisième pièce étant annulaire et disposée entre la première pièce et la 5 deuxième pièce, ledit bord extérieur et ledit autre bord étant crantés à des pas angulaires différents. Dans tous les cas, on se fonde sur l'engrènement de deux pièces crantées, dont l'une est immobilisée sur l'anneau par l'interférence du deuxième bord sur lui, et l'autre tourne avec le pivot de l'aube qui lui est associée, grâce à l'interférence du 10 premier bord sur la partie non circulaire du pivot, qui immobilise donc la première pièce sur le pivot, pour immobiliser le pivot ; l'engrènement est direct dans les premières réalisations de l'invention, ou indirect, en recourant à une pièce intermédiaire, dans les deuxièmes réalisations. Dans tous les cas encore, on a la faculté d'obtenir un grand nombre d'angles de calage des aubes sans changement des pièces, en modifiant 15 seulement leur position d'engrènement. Il est donc inutile de prévoir des jeux de cales différents dans bons nombre de cas, mais leur emploi reste possible si par exemple un très grand nombre d'angles de calage est souhaité : on préconise alors d'utiliser des jeux d'exemplaires de la première pièce, où le premier bord est à des positions angulaires différentes. Avec cette disposition, on peut disposer d'un nombre plus important de 20 positions de calage à des pas angulaires plus resserrés, puisqu'il suffit alors de choisir l'une ou l'autre des exemplaires de la première pièce pour parvenir à des angles de calage qui ne l'étaient pas avec d'autres. La première pièce peut être une roue dentée, complètement circulaire et de construction facile. 25 Et la deuxième pièce peut comporter une couronne crantée (ou dentée) à laquelle appartiennent les reliefs, ce qui permet aussi de construire facilement la deuxième pièce. D'autres dispositions de reliefs et de crans que les dentures classiquement rencontrées dans les engrenages peuvent toutefois être envisagées. 4 Dans certaines réalisations de l'invention, le deuxième bord de la deuxième pièce comprend un côté extérieur de la deuxième pièce, opposé aux reliefs de la deuxième pièce et à la première pièce et en appui sur un épaulement de l'anneau ; cela signifie que la deuxième pièce est logée et immobilisée entre la première pièce, avec 5 laquelle engrène la couronne crantée et un épaulement ou un autre relief saillant de l'anneau, sur lequel s'appuie et s'immobilise ledit côté extérieur. Il est toutefois possible que le deuxième bord, responsable de l'immobilisation de la deuxième pièce, ne soit pas d'une pièce, mais soit au contraire réparti en plusieurs portions, pouvant s'appuyer sur plusieurs surfaces différentes de 10 l'anneau. Selon une telle disposition, le deuxième bord peut être réparti aussi sur des ergots de la deuxième pièce, en appui sur des faces latérales opposées de l'anneau : l'immobilisation dans la direction de circonférence de l'anneau est alors normalement obtenue par le côté extérieur, et l'immobilisation dans la direction axiale de l'anneau par les ergots. 15 Mais selon d'autres modes de réalisation possibles, le deuxième bord peut être présent exclusivement audit côté extérieur, la deuxième pièce entourant alors complètement la première pièce, et ledit autre bord est une couronne crantée concentrique au pivot et s'étendant sur un cercle entier. En effet, une liaison plus importante est alors obtenue entre les deux pièces, et l'immobilisation de la deuxième 20 pièce par rapport à l'anneau peut être moins stricte pour finir d'immobiliser le dispositif. Le premier bord sera fréquemment compris dans une face latérale d'une entaille opérée dans la première pièce, souvent au centre de cette première pièce. Les crans peuvent s'étendre soit sur le pourtour entier de la première pièce et de la deuxième pièce, soit sur des secteurs angulaires de celles-ci, pouvant 25 notamment être de 180° + 50° en pratique (130° à 2301. _ Enfin, l'invention peut être appliquée à plusieurs des aubes ou toutes les aubes d'un même redresseur, ces aubes étant montées dans le même anneau de la structure du redresseur ; elle peut alors être définie comme un redresseur de flux comprenant un ensemble d'aubes pivotantes, caractérisé en ce que chacune desdites 5 aubes pivotantes est équipée d'un dispositif de calage réglable conforme à l'une ou l'autre des modalités décrites ci-dessus. L'invention sera maintenant décrite dans ses différents aspects, caractéristiques et avantages, en liaison aux figures suivantes, qui en représentent 5 certains modes purement illustratifs de réalisation : - la figure 1 illustre un agencement d'aube à calage variable ; - la figure 2 représente une première réalisation de l'invention en perspective ; - la figure 3, un agrandissement de la figure 2 montrant mieux le détail 10 de l'invention ; - la figure 4, une coupe transversale du dispositif à travers le pivot de l'aube ; - la figure 5, une coupe axiale, perpendiculaire à la précédente, du dispositif ; 15 - la figure 6, cette réalisation en vue radiale ; - la figure 7, une variante ; - et la figure 8, une deuxième réalisation possible de l'invention. La figure 1 représente une aube de redresseur 1, montée entre un moyeu 2 annulaire et un anneau 3 extérieur entourant le précédent, l'aube 1 comprenant 20 une pale 4 aérodynamique dans une veine annulaire 5 entre le moyeu 2 et l'anneau 3. L'aube 1 étant à calage variable, elle est montée dans le moyeu 2 et l'anneau 3 par des pivots 6 et 7. Dans la réalisation représentée, l'anneau 3 comprend deux brides 8 et 9 planes et assemblées l'une à l'autre par des boulons 10, les brides 8 et 9 se prolongeant par des éléments de virole 11 et 12 délimitant la veine 5, mais cette constitution de 25 l'anneau 3 n'est pas obligatoire pour l'utilisation de l'invention. Les figures 2 à 6 illustrent une première réalisation de l'invention. La figure 2 est une vue d'ensemble en perspective, la figure 3 est une vue de détail, et les figures 4, 5 et 6 sont trois vues prises dans des directions perpendiculaires entre elles. Le pivot 7 comprend une portion à section non circulaire pourvue de deux méplats 13, et 30 une portion supérieure filetée sur laquelle est engagée une vis 14. Les brides 8 et 9 sont 6 découpées de manière à dégager une gorge 15 autour de chacun des pivots 7. Le pivot 7 est maintenu dans la gorge 15 associée par des paliers 39 qui lui permettent de pivoter. Une cale permettant de bloquer l'aube 1 à un calage déterminé est logée dans la partie supérieure (radialement extérieure) de la gorge 5. Elle comprend une première pièce qui 5 est une roue dentée 16 concentrique au pivot 7, et pourvue d'une entaille centrale 17 de forme complémentaire à celle de la section non circulaire, de manière à permettre d'enfiler la roue dentée 16 sur le pivot 7, avec une solidarité des mouvements de rotation due à la mise en prise du bord de l'entaille centrale 17 sur la section non circulaire du pivot 7. Le bord extérieur de la roue dentée 16, qui est crantée et porte une denture 36, 10 est concentrique au pivot 7. La denture 36 est une denture d'engrenage classique, à pas angulaire régulier. La cale comprend une seconde pièce 18, comprenant une couronne dentée 19 s'étendant sur une portion de tour, concentrique au pivot 7 et engrenant avec la denture 36 de la roue dentée 16, une face d'appui 20 opposée à la couronne dentée 19 et en appui sur un épaulement 21 des brides 8 et 9 limitant la gorge 15, et deux ergots 22 15 et 23, situés aux parties extrêmes de la seconde pièce 18, dépassant de la gorge 15 et saillant à côté d'elle pour s'étendre devant des faces latérales 24 et 25 planes des brides 8 et 9. La denture 36 s'étend sur environ un demi-cercle, la couronne dentée 19 sur un angle légèrement moindre. Des extensions angulaires de 180° + 50° (130° à 230°) sont envisageables pour les deux. 20 Un mouvement de rotation de l'aube 1 et du pivot 7 est contrarié par l'engrènement de la roue dentée 16 et de la couronne dentée 19, la seconde pièce 18 étant immobilisée en direction axiale par la butée des ergots 22 et 23 sur l'anneau 3, dans la direction circonférentielle par la butée de la face d'appui 20 sur l'épaulement 21, et les deux pièces composant la cale sont immobilisées en direction radiale entre deux 25 rondelles 38 et 26, la rondelle 38 étant posée sur la face de sommet des paliers 39, et la rondelle 26 étant serrée par la vis 14 et couvrant toute la face supérieure de la gorge 15. Mais il est possible de modifier rapidement et facilement l'angle de calage de l'aube 1, en enlevant la vis 14 et la rondelle 26, puis l'une ou l'autre de la roue dentée 16 et de la seconde pièce 18, avant de tourner l'aube 1 pour la placer à la nouvelle orientation 30 voulue, refaire engrener la roue dentée 16 et la couronne dentée 19, et replacer la 7 rondelle 26 et la vis 14. Cette réalisation du dispositif permet un grand nombre d'angles de calage différents pour peu que les dents de l'arbre 16 et de la couronne 19 soient nombreuses. Si toutefois le pas entre les angles de calage possibles est trop grossier, le dispositif peut être perfectionné d'après la figure 7, en utilisant, en plus de la roue dentée 5 16, des roues dentées supplémentaires 16', 16", etc., qui se distinguent de la précédente en ce que les entailles centrales 17', 17", etc., sont décalées angulairement d'un sous-multiple du pas angulaire des dents par rapport à la denture externe, qui est identique pour toutes les roues. Si par exemple des dents des différentes roues dentées 16, 16', 16", etc., sont à des pas de 4°, il suffira, si on désire disposer d'angles de calage à des pas 10 de 1°, de prévoir pour chaque pivot 7 trois roues dentées supplémentaires 16', 16", 16", dont les entailles centrales 17', 17", 17" seront respectivement à des décalages de 1°, 2° et 3° de l'entaille centrale 17 de la première roue 16 dans le même sens de rotation. Même dans ce cas, le système sera beaucoup plus simple que celui du document FR 16 54771, puisque au lieu de devoir prévoir, pour chacun des pivots 7, une 15 cale par angle de calage souhaité, un jeu composé d'une seule des deux pièces de la cale (ici la seconde pièce 18) et d'un petit nombre d'exemplaires de l'autre pièce (ici quatre roues dentées 16, 16', 16", 16") suffira. Il est manifeste que la seconde pièce 18 peut être bloquée à une position fixe de façon convenable par d'autres moyens que les ergots 22 et 23 et la face 20 20 opposée à la couronne dentée 19, et sur d'autres appuis que les bords latéraux 24 et 25 et l'épaulement 21. Un autre mode de réalisation possible de l'invention sera décrit au moyen de la figure 8. La cale est ici composée de trois pièces : une première pièce qui est une roue dentée 27 analogue à la roue dentée 16 précédente et comprenant notamment 25 une entaille centrale 28 de forme non circulaire configurée pour enfiler la roue dentée 27 sur le pivot avec un faible jeu de montage entre le pivot 7 et le bord de l'entaille centrale 28, et une denture 37 à son bord extérieur, concentrique au pivot 7; une pièce extérieure 29 comprenant une couronne dentée 30 dirigée vers la roue dentée 16, l'entourant, et aussi concentrique au pivot 7; et un anneau de liaison 31 comprenant une pluralité de 30 premiers et deuxièmes reliefs 32 et 33, préférentiellement quatre premiers reliefs et 8 quatre second reliefs, qui s'étendent respectivement en saillie vers la roue dentée 27 et la pièce extérieure 29 pour s'engrener respectivement avec des reliefs complémentaires des dentures de la roue dentée 27 et de la couronne dentée 30: les reliefs 32 et 33 sont ici saillants, et engrènent avec des entre-deux dents respectivement de la roue dentée 27 5 et de la couronne dentée 30 disposés pour se faire face mutuellement l'un par rapport à l'autre selon une direction radiale de la roue dentée 27. L'utilité de cette disposition de cale à trois pièces 27, 29 et 31 apparaît lorsque les dents de la roue dentée 27 et de la couronne dentée 30 sont à des pas angulaires différents. Si par exemple, comme dans l'exemple représenté, la roue dentée 10 27 a une dent tous les 100 et la couronne dentée 30 une dent tous les 9°, il est possible de commander une modification d'angle de calage de 1° en laissant fixe la couronne dentée 30 et en faisant tourner autour du pivot 7 la roue dentée 27 et la pièce intermédiaire 31 d'un angle de 9°, puis en replaçant les reliefs 33 dans des crans voisins des précédents autour de la couronne dentée 30 restée fixe, puis, tout en laissant la couronne dentée 30 15 fixe avec la pièce intermédiaire 31, en imposant une rotation de 10° dans l'autre sens à la roue dentée 27 autour du pivot 7 et en plaçant les reliefs 32 dans des crans voisins de la denture de la roue dentée 27. Dans ce mode de réalisation, tous les angles de calage sur un cercle complet peuvent être obtenus par pas de 1° avec les trois pièces seulement. La pièce extérieure 29 peut être une plaquette plane dépourvue d'ergots analogues à ceux 20 (22 et 23) de la réalisation précédente, puisqu'elle entoure ici complètement la roue dentée 27 et l'anneau intermédiaire 31, qui la maintiennent dans toutes les directions latérales. Il convient simplement qu'un des côtés 35 de la pièce extérieure 29 s'appuie sur l'épaulement 21 limitant la gorge 15, ou un autre relief saillant. Le reste du dispositif n'est pas modifié dans cette réalisation. 25 On a décrit ici des pièces engrenant entre elles par des dents pour constituer les cales ; mais l'engrènement de toute forme convenable de saillies dans des crans appropriés de la pièce complémentaire conviendrait aussi. L'immobilisation d'une des pièces de la cale (la deuxième pièce 18 ou 29 dans la description qui précède) peut être réalisée de bien des façons autres que celles 30 qui ont été décrites (par la face d'appui 20 et les ergots 22 et 23, ou le côté 35) : un appui 9 d'un quelconque des bords de ladite pièce avec d'autres surfaces de l'anneau 3 faisant chacune un angle avec la face extérieure de l'anneau 3, sur laquelle ladite pièce est posée, permettrait aussi de réaliser l'immobilisation de la cale par rapport au pivot 7 en direction perpendiculaire à l'axe de rotation de ce dernier. L'immobilisation est 5 complétée, par exemple, par le serrage des vis 14. La roue dentée 16 ou 27 pourrait être remplacée par une autre pièce, porteuse d'un secteur d'engrènement s'étendant sur un tour incomplet. Réciproquement, la deuxième pièce 18 du premier mode de réalisation pourrait être remplacée par une pièce analogue à celle du deuxième mode de réalisation, entourant 10 complètement la roue dentée 16, pourvue d'une couronne dentée complète et engrenant sur un tour avec la roue dentée 16. D'autres modifications des modes de réalisation décrits ou suggérés ici sont possibles, notamment en utilisant des caractéristiques tirées d'autres REVENDICATIONS1) Dispositif de calage réglable d'une aube pivotante pour un redresseur de flux, comprenant : un anneau (3) ; une aube (1) configurée pour pouvoir pivoter dans l'anneau (3) au moyen d'un pivot (7) traversant l'anneau (3), le pivot (7) ayant une portion à section non circulaire qui s'étend à l'extérieur de l'anneau ; une cale répartie sur une surface extérieure de l'anneau et configurée pour permettre le calage angulaire de l'aube, la cale comprenant un premier bord (17) en prise avec ladite portion à section non circulaire de l'aube et un deuxième bord (20, 22, 23) en appui sur une surface de l'anneau faisant un angle avec la surface extérieure de l'anneau (3), caractérisé en ce que la cale comprend deux pièces : une première pièce (16) possédant le premier bord (17) et ayant un bord extérieur circulaire et cranté concentrique à son pivot (7), et une deuxième pièce (18) possédant le deuxième bord (20) et comprenant des reliefs engrenant dans des crans dudit bord extérieur circulaire. 2) Dispositif de calage réglable d'une aube pivotante pour un redresseur de flux, comprenant : un anneau (3) ; une aube (1) configurée pour pouvoir pivoter dans l'anneau (3) au moyen d'un pivot (7) traversant l'anneau (3), le pivot (7) ayant une portion à section non circulaire qui s'étend à l'extérieur de l'anneau ; une cale répartie sur une surface extérieure de l'anneau et configurée pour permettre le calage angulaire de l'aube, la cale comprenant un premier bord (28) en prise avec ladite portion à section non circulaire de l'aube et un deuxième bord (35) en appui sur une surface de l'anneau faisant un angle avec la surface extérieure, caractérisé en ce que la cale comprend trois pièces : une première pièce (27) possédant le premier bord (28) et ayant un bord extérieur circulaire et cranté concentrique à son pivot (7), une deuxième pièce (29) possédant le deuxième bord (35) et comprenant un autre bord (30), cranté, et une troisième pièce (31) comprenant des reliefs (32, 33) engrenant dans des crans dudit bord extérieur circulaire et des crans dudit autre bord (30), la troisième pièce (31) étant annulaire et disposée entre la première pièce (27) et la deuxième pièce (29), ledit bord extérieur et ledit autre bord (30) étant crantés à des pas angulaires différents. 11 3) Dispositif de calage réglable selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de jeux d'exemplaires de ladite première pièce (16, 27), chaque exemplaire ayant un premier bord (17, 28) pivoté selon un angle différent par rapport à l'axe du pivot (7). 5 4) Dispositif de calage réglage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la première pièce (16, 27) est une roue dentée. 5) Dispositif de calage réglable d'un redresseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la deuxième pièce (18, 29) est une couronne crantée. 10 6) Dispositif de calage réglable selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le deuxième bord (20, 35) de la deuxième pièce (18, 29) est disposé sur un côté extérieur de la deuxième pièce (18, 29), opposé aux reliefs de la deuxième pièce (18, 29) et en appui sur un épaulement (21) de l'anneau. 7) Dispositif de calage réglable selon la revendication 6, caractérisé en 15 ce que le deuxième bord (20, 38) comprend des ergots (22, 23) de la deuxième pièce (18, 29), en appui sur des faces latérales opposées (24, 25) de l'anneau (3). 8) Dispositif de calage selon les revendications 4, 5 et 6, caractérisé en ce que la deuxième pièce (18, 29) entoure complètement la première pièce (16, 27), et ledit autre bord (30) est une couronne crantée concentrique au pivot (7) et s'étendant sur 20 un cercle entier. 9) Dispositif de calage réglable selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier bord (17, 28) est compris dans une face latérale d'une entaille opérée dans la première pièce (16, 27). 10) Dispositif de calage réglable selon l'une quelconque des 25 revendications précédentes, caractérisé en ce que la première pièce (16) et la deuxième pièce (18) sont crantées sur un secteur de 130° à 230°. 11) Redresseur de flux comprenant un ensemble d'aubes pivotantes, caractérisé en ce que chacune desdites aubes pivotantes est équipée d'un dispositif de calage selon l'une quelconque des revendications précédentes.