Brevet FR3076325A1 — publié le 20190705

Dispositif de calage variable d'au moins deux rangees annulaires d'aubes fixes pour une turbomachine DOMAINE TECHNIQUE La presente invention concerne un dispositif de calage variable d'au moins deux rangees annulaires d'aubes fixes pour une turbomachine, en particulier d'aeronef. ETAT DE L'ART Les aubes de stator a calage variable (aussi appelees VSV - acronyme de Variable Stator Vanes) d'une turbomachine sont portees par un carter annulaire externe, en general d'un compresseur de la turbomachine. Chaque aube comprend une pale qui est reliee a son extremite radialement externe par une platine a contour sensiblement circulaire a un pivot cylindrique radial qui definit l'axe de rotation de l'aube et qui est guide en rotation dans un orifice correspondant du carter externe. L'extremite radialement interne de la pale de chaque aube comprend en general un second pivot cylindrique s'etendant le long de l'axe de rotation de l'aube et guide en rotation dans un orifice d'un carter interne du compresseur. L'extremite radialement externe du pivot externe de chaque aube est reliee par un levier ou une biellette a un anneau de commande deplace en rotation autour du carter externe par un actionneur du type verin ou analogue. La rotation de ('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 destine a adapter la geometrie du compresseur a son point de fonctionnement et notamment a optimiser le rendement et la marge au pompage de cette turbomachine et a reduire sa consommation de carburant dans les differentes configurations de vol. 2 Chacune de ces aubes est deplagable en rotation autour de son axe entre une premiere position 0 d'ouverture » ou 0 de pleine ouverture » dans laquelle chaque aube s'etend sensiblement parallelement a l'axe longitudinal de la turbomachine, et une seconde position 0 de fermeture » 5 ou 0 de quasi-fermeture » dans laquelle les aubes sont inclinees par rapport a l'axe de la turbomachine et reduisent ainsi la section de passage de l'air a travers l'etage d'aubes. L'invention concerne plus particulierement le dispositif de calage variable de deux rangees adjacentes d'aubes. 10 Le document FR-A1-2 856 424 de la demanderesse decrit un tel dispositif qui est represents aux figures 1 et 2 et comprend : - l'actionneur A fixe sur le carter 1, - des anneaux de commande 5 destines a etre mantes rotatifs autour du carter en vue de l'actionnement des deux rangees d'aubes 2, 15 - un premier systeme de liaison comportant un premier guignol 7 a trois bras, dont un premier bras est articule sur la tige de piston 11 de l'actionneur A, un second bras est articule a une extremite d'un element de synchronisation 9, et un troisieme bras est articule a une extremite d'un premier ridoir 6a dont une extremite opposee est 20 articulee sur une chape 5a du premier anneau 5, et - un second systeme de liaison comportant un second guignol 8 a deux bras, dont un premier bras est articule sur une extremite opposee de ('element de synchronisation 9, et un second bras est articule a une extremite d'un second ridoir 6b dont une extremite opposee est 25 articulee sur une chape 5b du second anneau 5. Apres assemblage du dispositif, celui-ci est controls afin de verifier que les aubes 2 de chaque rangee soient correctement orientees au bon calage angulaire. En pratique, un controle de la position de chaque aube a mi-hauteur de veine est realise par palpage. La figure 3 montre l'ecart A 30 que l'on peut constater entre une position theorique et une position reelle obtenue par palpage. Cet ecart A est notamment d0 aux jeux de montage 3 et aux tolerances de fabrication des pieces et doivent etre corriges ou minimises. Dans la technique actuelle, cette correction est realisee en reglant la longueur des ridoirs 6a, 6b de liaison aux anneaux de commande 5a, 5b. 5 Les ridoirs du dispositif sont specifiquement congus pour autoriser ce reglage. Toutefois, cette solution n'est pas entierement satisfaisante car la correction de l'ecart est realisee sur ('ensemble de la plage de calage des aubes et ne peut pas etre realisee seulement sur une portion de cette plage, par exemple au voisinage de la position d'ouverture ou de la position 10 de fermeture. La presente invention propose une solution a ce probleme, qui est simple, efficace et economique. EXPOSE DE L'INVENTION La presente invention propose un dispositif de calage variable d'au 15 moins deux rangees annulaires d'aubes fixes pour une turbomachine, en particulier d'aeronef, les aubes de chaque rangee etant *allies autour d'un axe a l'interieur d'un carter et comportant chacune a leur extremite radialement externe un pivot definissant un axe sensiblement radial de calage de l'aube, le dispositif comportant : 20 - un actionneur comportant un cylindre destine a etre fixe sur le carter et une tige de piston, - des premier et second anneaux de commande destines a etre mantes rotatifs autour dudit carter, chaque anneau de commande etant destine a etre relie par des biellettes aux pivots des aubes d'une 25 desdites rangees, - un premier systeme de liaison comportant un premier guignol a trois bras, dont un premier bras est articule sur la tige de piston, un second bras est articule a une extremite d'un element de synchronisation, et un troisieme bras est articule a une extremite d'un premier ridoir dont 30 une extremite opposee est articulee sur une chape du premier anneau, et 4 - un second systeme de liaison comportant un second guignol a deux bras, dont un premier bras est articule sur une extremite opposee de ('element de synchronisation, et un second bras est articule a une extremite d'un second ridoir dont une extremite opposee est articulee 5 sur une chape du second anneau, caracterise en ce qu'au moins un desdits premier et second guignols est configure pour avoir au moins un parametre dimensionnel ajustable choisi parmi une longueur de bras et un angle entre deux bras. Contrairement a la technique anterieure, l'invention rend possible 10 l'ajustement du calage des aubes d'une rangee en agissant essentiellement sur les angles d'ouverture et de fermeture. Si des karts de calage sont constates entre les positions reelles et les positions theoriques, a l'ouverture des aubes, il est possible de compenser ces karts sans influencer les positions des aubes a la fermeture. Inversement, si des 15 karts de calage sont constates entre les positions reelles et les positions theoriques, a la fermeture des aubes, il est possible de compenser ces karts sans influencer les positions des aubes a l'ouverture. Le dispositif selon l'invention peut comprendre une ou plusieurs des 20 caracteristiques suivantes, prises isolement les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : - la longueur du bras relie a ('element de synchronisation, d'au moins un desdits premier et second guignols, est variable ; ceci est avantageux dans la mesure ou la variation d'une longueur de bras peut etre simple a mettre 25 en oeuvre ; - la longueur du bras relie au ridoir, d'au moins un desdits premier et second guignols, est variable ; il s'agit ici d'un exemple de realisation ; -quel ('angle entre les bras relies respectivement a ('element de synchronisation et au ridoir, d'au moins un desdits premier et second 30 guignols, est variable ; la variation d'un angle entre deux bras peut egalement etre simple a mettre en oeuvre ; 5 - la longueur est variable sur +/-5mm, et de preference +/-3mm environ. -('angle est variable sur +/-5°, et de preference +/-3° environ ; - le premier et/ou second guignol comprend au moins deux organes comportant chacun un bras, un premier des organes comportant un orifice 5 taraude dans lequel est visse une tige filetee solidaire d'un second des organes, le vissage/devissage des organes l'un vis-a-vis de l'autre permettant de faire varier la longueur d'un des bras ; la variation de la longueur peut ainsi etre obtenue par des moyens simples ; - un ecrou de verrouillage est visse sur la tige filetee et destine a prendre 10 appui sur le premier organe pour bloquer sa position vis-a-vis du second organe ; ceci permet d'immobiliser les organes dans une position donnee, apres ajustement de la longueur du bras variable ; - l'ecrou comprend au moins un orifice de passage d'un fil frein d'immobilisation en rotation de l'ecrou ; ceci garantie le blocage de la 15 position reglee des organes, l'un vis-a-vis de l'autre. La presente invention concerne encore une turbomachine, en particulier d'aeronef, comportant au moins un dispositif tel que decrit cidessus. DESCRIPTION DES FIGURES 20 L'invention sera mieux comprise et d'autres details, caracteristiques et avantages de ('invention apparaitront a la lecture de la description suivante faite a titre d'exemple non limitatif en reference aux dessins annexes, dans lesquels : - la figure 1 est une vue schematique partielle en perspective d'une 25 turbomachine ; - la figure 2 est une vue schematique en perspective d'un dispositif de calage variable de la turbomachine de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue tres schematique en coupe transversale d'une aube a calage variable de turbomachine, et montre un ecart entre deux 30 positions de calage respectivement theorique et reelle, 6 - la figure 4 est un graphe montrant revolution de l'angle de calage d'une aube en fonction de la position de la tige de verin d'un actionneur, pour une rangee annulaire d'aubes a calage variable de turbomachine ; - la figure 5 est un graphe montrant revolution de l'angle de calage d'une 5 aube en fonction de la position de la tige de verin d'un actionneur, pour une autre rangee annulaire d'aubes a calage variable de turbomachine ; - la figure 6 est une vue schematique en perspective d'un guignol a trois bras d'un dispositif de calage ; - la figure 7 est une vue schematique en perspective d'un guignol a deux 10 bras d'un dispositif de calage ; - la figure 8 est un graphe montrant revolution de l'angle de calage d'une aube en fonction de la position de la tige de verin d'un actionneur, pour une autre rangee annulaire d'aubes a calage variable de turbomachine ; - les figures 9a a 9c sont des vues schematiques en perspective d'un 15 guignol d'un dispositif selon l'invention, et montrent respectivement trois longueurs differentes pour l'un de ses bras ; et - les figures 10a et 10b sont des vues schematiques en perspective d'un guignol d'un dispositif selon l'invention, et montrent respectivement deux angles differents entre ses bras. 20 DESCRIPTION DETAILLEE La figure 1 montre une partie d'une turbomachine d'aeronef et en particulier d'un compresseur, ici haute pression, de la turbomachine. Le compresseur comprend des etages d'aubes de compression, chaque etage comportant une rangee annulaires d'aubes fixes ou de stator 25 et une rangee annulaire d'aubes mobiles ou de rotor. Les rangees d'aubes s'etendent autour d'un merle axe qui est l'axe longitudinale de la turbomachine. La premiere rangee d'aubes, c'est-a-dire celles situee la plus en amont dans le compresseur (par reference a recoulement des gaz, de 30 l'amont vers l'aval, dans la turbomachine), est appelee redresseur d'entree 7 ou RDE. La rangee d'aubes suivante, situee juste en aval, est appelee redresseur etage 1 ou RD1. Les aubes des rangees RDE et RD1 sont entourees par un carter annulaire de stator 1 centre sur l'axe de la turbomachine. Une seule aube 2 5 est representee dans le dessin. Chaque aube 2 comprend une pale qui est reliee a son extremite radialement externe par une platine a contour sensiblement circulaire a un pivot cylindrique radial 3 qui definit l'axe de rotation de l'aube et qui est guide en rotation dans un orifice correspondant du carter externe 1. 10 L'extremite radialement interne de la pale de chaque aube comprend en general un second pivot cylindrique s'etendant le long de l'axe de rotation de l'aube et guide en rotation dans un orifice d'un carter interne du compresseur (non represente). L'extremite radialement externe du pivot externe 3 de chaque aube 15 est reliee par un levier ou une biellette 4 a un anneau de commande 5 deplace en rotation autour du carter 1 par un dispositif de calage variable. La rotation de l'anneau est transmise par les biellettes 4 aux pivots externes 3 des aubes 2 et les fait tourner autour de leurs axes. Le dispositif de calage, mieux visible a la figure 2, est utilise pour le 20 calage variable simultanee des deux rangees RDE et RD1 et comporte : - un actionneur A comportant un cylindre 10 fixe sur le carter 1 et une tige de piston 11, - un premier systeme de liaison comportant un premier guignol 7 a trois bras, dont un premier bras 19 est articule sur la tige de piston 11, un 25 second bras 17 est articule a une extremite d'un element de synchronisation 9, et un troisieme bras 15 est articule a une extremite d'un premier ridoir 6a dont une extremite opposee est articulee sur une chape 5a de l'anneau 5 de commande de la rangee RDE, et - un second systeme de liaison comportant un second guignol 8 a deux 30 bras, dont un premier bras 18 est articule sur une extremite opposee de ('element de synchronisation 9, et un second bras 16 est articule a 8 une extremite d'un second ridoir 6b dont une extremite opposee est articulee sur une chape 5b de l'anneau 5 de commande de la rangee RD1. Le guignol 7 est lui-meme articule autour d'un pivot 20 solidaire du 5 carter 1. Le guignol 8 est egalement articule autour d'un pivot 21 solidaire du carter 1. Les axes d'articulation des pivots 20, 21 et des bras des guignols 7, 8 sont sensiblement paralleles. Pour limiter les chaines de cotes et faciliter le montage de ('ensemble, l'actionneur A et les systemes de liaison sont portes par un 10 boitier de commande 12 qui est fixe sur le carter 1. Ce boitier 12 comprend une ou plusieurs pattes 12a de fixation au carter, par exemple par des moyens du type vis-ecrou et comprend des moyens 13 de fixation du cylindre 10 de l'actionneur A. Le boitier 12 comprend en outre des logements de montage des guignols 7, 8 et des orifices de montage des 15 pivots 20, 21 d'articulation des guignols, voire d'un pivot 22 additionnel de guidage de ('element de synchronisation 9. La translation de la tige de piston 11, par rentree ou sortie vis-a-vis du cylindre 10, provoque une rotation du guignol 7 autour de l'axe de son pivot 20. Cette rotation va d'une part engendrer une translation du ridoir 6a 20 et donc une rotation de l'anneau de commande 5 de la rangee RDE, ainsi qu'un deplacement de ('element de synchronisation 9. Cela entraine une rotation du guignol 8 autour de l'axe de son pivot 21, qui va se traduire par une translation du ridoir 6b et donc une rotation de l'anneau de commande 5 de la rangee RD1. 25 Apres assemblage du dispositif, celui-ci est controle afin de verifier que les aubes de chaque rangee sont correctement orientees au bon calage angulaire. En pratique, un controle de la position de chaque aube a mi-hauteur de veine est realise par palpage. La figure 3 montre l'ecart A que l'on peut constater entre une position theorique et une position reelle 30 obtenue par palpage. Cet ecart est notamment dO aux jeux de montage et aux tolerances de fabrication des pieces et doit etre corrige ou minimise. 9 Dans la technique actuelle, cette correction est realisee en reglant la longueur des ridoirs 6a, 6b. La figure 4 est un graphe montrant revolution de l'angle de calage d'une aube de la rangee RDE en fonction de la position de la tige de verin 5 de l'actionneur. La courbe C1 represente cette evolution pour une longueur L du ridoir 6a relie a la rangee RDE. Les courbes C2 et C3 representent cette evolution pour une longueur de ce ridoir, qui est respectivement de L2mm et L+2mm. On constate que la variation de la longueur du ridoir 6a entraine une simple translation de la courbe, c'est-a-dire une translation de 10 tous les points de la courbe d'une merle valeur et dans la merle direction. Ainsi, la variation de la longueur d'un ridoir permet d'agir sur ('ensemble de la plage de calage des aubes d'une rangee et ne permet pas d'optimiser une partie seulement de cette plage, par exemple au voisinage de la position d'ouverture ou de la position de fermeture des aubes de cette 15 rangee. La figure 5 est un graphe montrant revolution de l'angle de calage d'une aube de la rangee RD1 en fonction de la position de la tige de verin de l'actionneur. La courbe C4 represente revolution theorique attendue et la courbe repr6sente revolution reelle constat6e apres palpage. On 20 constate que les positions obtenues pour certains calages sont corrects dans la zone entouree de la courbe, correspondant aux angles d'ouverture dans l'exemple represente, car les courbes sont quasi superposees. Un &art entre les courbes est constate sur les autres angles de calage. La solution de la technique anterieure n'est pas ici envisageable car 25 l'ajustement de la longueur du ridoir 6b de liaison a la rangee RD1 entrainerait une translation de la courbe qui, Bien qu'elle pourrait entrainer un chevauchement des courbes C4 et C5 pour les grands angles de calage, se traduirait par ('apparition d'un &art entre ces courbes pour les plus petits angles de calage. 30 L'invention propose une solution a ce probleme qui se traduit non pas par une translation d'une courbe de calage mais par un pivotement de 10 cette courbe, ce qui permet de faciliter le chevauchement d'une courbe de calage reelle avec une courbe de calage theorique. Ceci est rendu possible par l'ajustement d'au moins un parametre dimensionnel du ou des guignols. Des exemples de guignol sont representes aux figures 6 et 7. Le 5 guignol 7 de la figure 6 comprend trois bras destines a etre relies respectivement a l'actionneur, a relement de synchronisation 9 et au ridoir 6a de commande de la rangee RDE. Le guignol 8 de la figure 7 comprend deux bras destines a etre relies respectivement a ('element de synchronisation 9 et au ridoir 6b de commande de la rangee RD1. 10 Selon ('invention, au moins un des guignols 7, 8 est configure pour avoir au moins un parametre dimension ajustable choisi parmi une longueur L1, L2, L3, L4, L5 de bras et un angle a, 3, y entre deux bras. Dans le cas du guignol 7 de la figure 6, au moins une des longueurs L1, L2 et L3 pourrait etre ajustee et au moins un des angles a et 13 pourrait 15 etre ajuste. Dans le cas du guignol de la figure 7 au moins une des longueurs L4 et L5 pourrait etre ajustee et ('angles y pourrait etre ajuste. La figure 8 est un graphe montrant revolution de l'angle de calage d'une aube de la rangee RD1 en fonction de la position de la tige de verin de l'actionneur. La courbe C6 represente cette evolution pour une longueur 20 L4 d'un bras du guignol 8, a savoir celui relie a ('element de synchronisation 9. Les courbes C7 et C8 representent cette evolution pour une longueur de ce bras, qui est respectivement de L4-2mm et L4+2mm. On constate que la variation de la longueur du bras entraine un simple pivotement de la courbe, autour d'une valeur donnee de sortie de la tige de verin. On 25 comprend des lors que, dans le cadre de recart constate entre les courbes C4 et C5 de la figure 5, it suffirait d'ajuster la longueur du bras precite pour obtenir un pivotement de la courbe C5 et son chevauchement sur la courbe C4. Cet effet peut etre obtenu en ajustant la longueur d'au moins un des bras et/ou l'angle entre deux bras, d'au moins un des guignols et en 30 particulier celui relie a la rangee d'aubes correspondante. 11 Les figures 9a a 9c montrent un mode de realisation prefere pour l'ajustement de la longueur d'un bras d'un guignol, cette solution pouvant etre utilisee pour l'autre ou les autres bras de ce guignol. Le guignol comprend deux organes 30a, 30b comportant chacun un 5 bras. Un premier 30a des organes comporte un orifice taraude dans lequel est visse une tige filetee 31 solidaire du second organe 30b. Le vissage/devissage des organes 30a, 30b l'un vis-a-vis de l'autre permet de faire varier la longueur d'un des bras. Un ecrou de verrouillage 32 est visse sur la tige filetee 31 et est 10 destine a prendre appui sur le premier organe 30a pour bloquer sa position en rotation vis-a-vis du second organe 30b. Cet ecrou 32 peut comprendre au moins un orifice 33 de passage d'un fil frein d'immobilisation en rotation de ('ecrou 32. Les figures 10a et 10b montrent un mode de realisation prefere pour 15 l'ajustement de ('angle y, 'y' entre deux bras d'un guignol. Le guignol comprend deux organes 34a, 34b comportant chacun un bras. Un premier 34a des organes comporte un anneau dente destine a cooperer par engagement avec un anneau dente solidaire du second organe 34b. Dans le cas de la figure 10a, les bras forment un angle y et 20 sont immobilises dans cette position en maintenant les dents des anneaux engages les unes dans les autres, par exemple au moyen d'une vis ou analogue traversant et serrant les anneaux l'un contre l'autre. Dans le cas de la figure 10b, les bras sont davantage ecartes l'un de l'autre et forment un angle y'. II suffit de degager les dents d'un anneau des dents de l'autre 25 anneau, pour autoriser la rotation des anneaux l'un par rapport a l'autre autour de leur axe, jusqu'a adopter une position angulaire souhaitee entre les bras, qui est alors figee en emboitant les anneaux l'un dans l'autre REVENDICATIONS1. Dispositif de calage variable d'au moins deux rangees annulaires d'aubes (2) fixes pour une turbomachine, en particulier d'aeronef, les aubes de chaque rangee etant reparties autour d'un axe a l'interieur d'un carter (1) et comportant chacune a leur extremite radialement externe un pivot (3) definissant un axe sensiblement radial de calage de l'aube, le dispositif comportant : - un actionneur (A) comportant un cylindre (10) destine a etre fixe sur le carter et une tige de piston (11), - des premier et second anneaux de commande (5) destines a etre mantes rotatifs autour dudit carter, chaque anneau de commande etant destine a etre relie par des biellettes (4) aux pivots des aubes d'une desdites rangees, - un premier systeme de liaison comportant un premier guignol (7) a trois bras, dont un premier bras est articule sur la tige de piston, un second bras est articule a une extremite d'un element de synchronisation (9), et un troisieme bras est articule a une extremite d'un premier ridoir (6a) dont une extremite opposee est articulee sur une chape (5a) du premier anneau, et - un second systeme de liaison comportant un second guignol (8) a deux bras, dont un premier bras est articule sur une extremite opposee de ('element de synchronisation, et un second bras est articule a une extremite d'un second ridoir (6b) dont une extremite opposee est articulee sur une chape (5b) du second anneau, caracterise en ce qu'au moins un desdits premier et second guignols est configure pour avoir au moins un parametre dimensionnel ajustable choisi parmi une longueur (L1, L2, L3, L4, L5) de bras et un angle (a, 3, y) entre deux bras. 13 2. Dispositif selon la revendication precedente, dans lequel la longueur (L1, L2, L3, L4, L5) du bras relie a ('element de synchronisation (9), d'au moins un desdits premier et second guignols (7, 8), est variable. 3. Dispositif selon l'un des revendications precedentes, dans lequel la 5 longueur (L1, L2, L3, L4, L5) du bras relie au ridoir (6a, 6b), d'au moins un desdits premier et second guignols (7, 8), est variable. 4. Dispositif selon l'un des revendications precedentes, dans lequel l'angle (a, 13, 7) entre les bras relies respectivement a ('element de synchronisation (9) et au ridoir (6a, 6b), d'au moins un desdits premier et 10 second guignols (7, 8), est variable. 5. Dispositif selon l'un des revendications precedentes, dans lequel la longueur (L1, L2, L3, L4, L5) est variable sur +/-5mm, et de preference +/- 3mm environ. 6. Dispositif selon l'un des revendications precedentes, dans lequel 15 l'angle (a, 3, y) est variable sur +/-5°, et de preference +/-3° environ. 7. Dispositif selon l'un des revendications precedentes, dans lequel le premier et/ou second guignol (7, 8) comprend au moins deux organes (30a, 30b) comportant chacun un bras, un premier des organes comportant un orifice taraude dans lequel est vissee une tige filetee (31) 20 solidaire d'un second des organes, le vissage/devissage des organes l'un vis-a-vis de l'autre permettant de faire varier la longueur d'un des bras. 8. Dispositif selon la revendication precedente, dans lequel un ecrou de verrouillage (32) est visse sur la tige filetee (31) et destine a prendre appui sur le premier organe (30a) pour bloquer sa position vis-a-vis du second 25 organe (30b). 9. Dispositif selon la revendication precedente, dans lequel l'ecrou (31) comprend au moins un orifice (33) de passage d'un fil frein d'immobilisation en rotation de l'ecrou (32). 10. Turbomachine, en particulier d'aeronef, comportant au moins un 30 dispositif selon l'une des revendications precedentes.