CH457977A - Ventilateur à pas variable - Google Patents

Description

Ventilateur ä pas variable La presente invention a pour objet un ventilateur ä pas variable, par exemple d'un turbopropulseur, dont les pales sont rdglables Pendant la marche, sous 1'effet d'un servo-mecanisme loge, au moins en Partie, dans 1e moyeu du ventilateur.

Ce ventilateur est caracterise par 1e fait qu'il com- prend un mecanisme agence de maniere ä convertir les mouvements d'un organe de sortie du moteur, en un point proche de laxe de rotation de celui-ci, en mouve- ments de changement de pas des pales, lesquelles sont radiales.

Le dessin represente, ä titre d'exemple, deux formes d'execution de Fobjet de 1'invention.

La fig. 1 est une coupe axiale montrant 1'extr6mite anterieur de la Premiere forme d'execution.

La fig. 2 est une demi-coupe suivant la ligne II-II de la fig. 1.

La fig. 3 est une vue similaire ä celle de la fig. 1 de 1'extrdmite antdrieure dune seconde forme d'exdcution, et la fig. 4 est une vue partielle en bout illustrant 1'agencement de Faubage du ventilateur de la fig. 3. Le turbopropulseur partiellement repr6sent6 est du type ä by-pass et comprend un ventilateur 1 comprenant un aubage ä variation de flux monte rotativement dans un conduit by-pass fixe 3. Le ventilateur 1 est mont6 ä 1'extr6mit6 ant6rieure du turbopropulseur en amont du compresseur de celui-ci, Bon aubage 2 dtant ä pas varia ble sous la commande d'un servo-mecanisme dans 1e moyeu 4 du ventilateur. Le servo-mecanisme comprend un moteur hydraulique de changement de pas 5 et une servo-soupape 6 montee dans un dispositif ä piston 7 du moteur 5.

Le dispositif ä piston 7 est reli6 ä toutes les pales 2 du ventilateur 1 et la servo-soupape 6 est actionnee manuellement, par une tringlerie de commande 8, dopt Beule une extr6mit6 est repr6sent6e au dessin, et qui agit par un ou des paliers 9 pour produire les ddplacements axiaux d'un tube de commande de variation de pas 10. Le tube de commande 10 traverse coaxialement 1e moyeu 4 et est reli6 ä la soupape 6, de telle sorte que la tringlerie de commande 8 produit un mouvement axial de la servo-soupape 6 dans 1e dispositif ä piston 7, ce mouvement 6tant suivi par 1e moteur 5 pour produire un reglage precis de Position. Un cylindre hydraulique 11 du moteur 5, dans lequel 1e dispositif ä piston 7 est mobile axialement, 1e dispositif ä piston 7 et la soupape de commande 6, ainsi que 1e moyeu 4 du ventilateur dans lequel ces organes sont log6s, de meme que les pales 2 portees par 1e moyeu, RTI ID="0001.0270" WI="17" HE="4" LX="1498" LY="1776"> constituent, dans leur ensemble, un tout tournant ä 1'interieur du tube non rotatif 3. Un nez 12 ferme la Partie anterieure du moyeu 4 et consti- tue egalement un e16ment de 1'ensemble rotatif. L'admis- sion d'huile du dispositif hydraulique de commande et son retour ä la soupape 6 est r6alis6 ä 1'interieur et ä 1'extdrieur du tube de commande rotatif 10.

La section compresseur, 1e dispositif de combustion et la section turbine du turbopropulseur peuvent etre ä arbre simple, la silhouette de 1'extr6mit6 antdrieure du compresseur ayant seule 6t6 reprdsent6e en 13. L'entr6e du compresseur 14 communique avec 1e tube by-pass et est ainsi chargee par 1e ventilateur 1 dont les variations de pas de Faubage 2 non seulement vont varier 1e rap- port by-pass mais constituent, en fait, un Premier Etage variable du compresseur. Le ventilateur 1 comporte des pales 2, par exemple dix-sept ou plus, et est entrain6 par Farbre du turbocompresseur par FintermMiaire dune boite de reduction 15. Une couronne de pales fixes 16, ä pas fixe, est montde dans 1e conduit 3, en arriere du ventilateur 1 et en amont de 1'entree 14 du compresseur. L'aubage 2 du ventilateur est agenc6 de maniere ä pou- voir occuper une Position dans laquelle Bon pas est n6ga- tif, pour renverser la direction du flux d'air dans 1e con- duit 3, et, lorsqu'un tel renversement de pas est realis6, produire un freinage a6rodynamique de l'avion Sur lequel 1e turbopropulseur est fix6.

Dans chacune des deux constructions repr6sent6es, 1e moyeu 4 de Pensemble rotatif comprend un boitier ant6rieur 17 qui presente une Partie 18, s'etendant vers Favant, m6nageant 1e cylindre 11, un boitier posterieur 19 et un Corps de moyeu 20 portant Faubage du venti- lateur, et qui est serre entre les boitiers 17 et 19, suivant des cercles de diametres inf6rieurs au diamUre maximum du Corps de moyeu. Le Corps de moyeu 20 est fendu et est form6 de deux Parties anterieure 20a et posterieure 20b boulonn6es Tune ä Fllutre pour maintenir les racines des Aales 21 serr6es entre elles.

Les racines 21 des Aales sollt maintenues Jans des trous radiaux 22 m6nag6s entre les faces en contact des moiti6s ant6rieure et posterieure du Corps de moyeu 20, ä sa Peripherie exterieure. A cette distance du centre, et aux vitesses de rotation prevues, les forces de butee et de pivotement exerc6es Sur les paliers sollt elev6es, parti- culierement les premieres. En consequence, des paliers de butee et de pivotement 23 et 24, respectivement, sollt interpos6s entre les racines-21 des Aales et 1e cörps de moyeu 20, chacun convenant au but auquel il-est affecte. Pour maintenir les charges Sur 1e Corps de moyeu 20 ä un niveau acceptable, 1e meilleur mat6riau utilisa pour les Aales 2, ä 1'heure actuelle, est 1e titane. Une couronne d'6crous 25 (fig. 1) maintient assemb16es les deux moities 20a et 20b du Corps de moyeu, au voisinage des racines 21 des Aales, un boulon 25 Passant entre chaque trou 22 de racine de Aale.

En se referant ä la construction des fig. 1 et 2, an voit que 1e boitier 19 est ouvert ä soll extremit6 ant6- rieure, soll extremita posterieure presentant une paroi 26 perpendiculaire ä faxe de rotation du ventilateur 1, et qui sert ä la fixation du Editier post6rieur 19, et ainsi de tout 1'ensemble rotatif, ä une bride 27 de montage du ventilateur ä Fextr6mit6 ant6rieure dune boite r6duc- trice de 1'engin 28, ä travers laquelle passe 1e tube de commande 10, 1e tout 6tant coaxial ä laxe de rotation du turbocompresseur. A cet effet, la paroi posterieure 26 presente une cou- ronne de trous correspöndant avec une couronne simi- laire de trous de la bride de montage 27, des boulons 29 traversant les paires de trous en cöincidence. Le Corps de moyeu 20 est du type annulaire creux, c'est-ä-dire sensiblement en forme de tore, et est d'un diamUre supe- rieur ä celui des boitiers 17 et 19. Une couronne inte- rieure de boulons 30, qui contribue ä maintenir assem- blees les moities 20a et 20b du Corps de moyeu, passe egalement dans des trous menag6s dans les brides 31 et 32 des boitiers 17 et 19 et ainsi contribue auRTI ID="0002.0273" WI="11" HE="4" LX="888" LY="2102"> serrage du Corps de moyeu 20 entre les boitiers.

La paroi posterieure 26 est annulaire et pr6sente, dirig6e vers Favant, ä partir de soll bord int6rieur, une Partie cylindrique creuse 33, en forme de manchon, qui occupe 1e centre du moyeu 4 et traverse la Partie cen- trale creuse du Corps de moyeu pour s'6tendre jusque dans 1e boitier ant6rieur 17. Le diametre int6rieur de ce manchon 33 est usin6 de maniere ä constituer une sur- face cylindrique de guidage axial dune Partie interieure 34 du dispositif ä piston 7, dans laquelle la soupape de commande 6 est disposee coaxialement et Jans laquelle les lumieres de 1a soupape sollt m6nag6es. La surface exterieure, usinee, de forme gen6rale cylindrique, du manchon 33 presente des dents longitudinales ou canne- lures 35 empechant tout mouvement relatif angulaire du dispositif ä piston 7 dopt une pariie intermediaire 36, tubulaire, constitue l'-Organe de Prise de force du moteur 5 et est monte de fagon ä pouvoir .coulisser 1e long de la surface ext6rieure du manchon 33.

Une Partie exterieure 38 du dispositif ä piston 7 cons- titue un piston ext6ricur coulissant axialement Jans 1e cylindre 18 que forme 1e boitier ant6rieur 17, ce boitier etant ainsi divis6, par 1e piston ext6rieur 38, en deux chambres A et B, de reglage dans les sens Croissant et decroissant du Aas. La soupape 6 est command6e mamiellement et determine 1'admission de fluide hydrau- lique dans l'une ou 1'autre des chambres A et B, selon la direction de d6placement de la soupape et selon que 1e Aas des Aales 2 doit etre r6g16 de faron grossiere ou fine. Le fluide hydraulique est admis sous Pression ä 1'extr6- mit6 post6rieure de la soupape 6 par un conduit 40 qui est lui-meme alimente par une pompe non repr6sentee, et qui traverse coaxialement 1'arbre de r6duction 28.

La Partie tubulaire 36 du dispositif ä piston 7 s'etend vers 1'arriere et coulisse Sur 1e manchon 33, ä travers 1e centre creux du Corps de moyeu 20. Sur sa surface exte- rieure sollt m6nagees des dents h61icdidales 42 qui p6ne- trent dans des espaces m6nages entre des dents heli- coidales 43 d'un moyeu creux 44 dune roue conique 45 de grand diametre. Cet interengagement des dents 42 et 43 constitue un dispositif ä came h61icoidale par lequel 1e möuvement lin6aire du dispositif ä piston 7 est trans- forme en un mouvement angulaire de la roue 45 autour de Faxe de rotation du ventilateur 1. La roue conique 45 est entierement disposee, ä 1'exception de soll moyeu 44, ä l'interieur du Corps de moyeu 20, soll voile 46 6tant 6troitement serre entre les moities 20a et 20b du Corps de moyeu 20; au voisinage de la p6ripherie interieure de celui-ci. A sa periph6rie int6rieure, 1e RTI ID="0002.0544" WI="10"HE="4" LX="1730" LY="1430"> moyeu 20 prend appui Sur la surface exterieure cylindrique du moyeu 44 de la roue conique, avec interposition de garnitures anti- friction 47 disposees entre la surface exterieure cylin- drique du moyeu 44 et des Segments des moiti6s ant6- rieure et posterieure du Corps de moyeu 20, pour agir comme des bagues de but6e axiale et de maintien radial lorsqu'un mouvement angulaire doit etre imparti ä la roue conique 45 par rapport au Corps de moyeu 20.

Vers sa periph6rie ext6rieure, 1e voile 46 de la roue conique s'ineline, c'est-ä-dire que sa Partie centrale est d6cal6e par rapport ä sa Serge dentee 48, cette ineli- naison atant rendue possible par la forme creuse tori- que du Corps de moyeu 20, ä soll diametre. Les dents de la Serge 48 engrenent avec des petits pignons coni- ques 49 solidaires chacun dune des racines 21 des Aales.

0n voit que la couronne de boulons 30 servant au serrage du Corps de moyeu 20 entre les bdtiers 17 et 19 doit passer ä travers 1e voile 46 de la roue conique 45. Afin de permettre ce Passage sans empecher les mouvements angulaires de la roue conique par rapport au Corps de moyeu 20, necessaires pour produire 1e r6glage du Aas des Aales 2, 1e voile 46 presente des trous allonges 50 en arc de cercle, pour 1e Passage de Ces bou- lons 30. En väriante, les moyens pour produire les mou- vements angulaires synchronis6s de 1'ensemble des petits pignons coniques 49 pourront etre constitues par une multiplicite de Segments dent6s coniques montes Sur des bras radiaux entre lesquels les boulons 30 du moyeu passeront, 1'agencement ayant alors la forme d'un croi- sillon dent6.

Le nez 12 presente ä sa base une bride 52, dirigee vers l'int6rieur, par laquelle il est boulonne sur la moitia anterieure 20a du Corps de moyeu 20, et une Plaque annulaire de fixation 53 boulonnee ä Fextr6mite ante- rieure 18a de la Partie cylindrique 18 de la Partie ant6- rieure 17. du moyeu. Cette extr6mit6 ant6rieure 18a de la Partie ant6rieure du moyeu est tronconique ; un couver- cle cylindrique amovible 54 ferme la petite extr6mit6 du cylindre 11 qui, sans cela, serait ouverte.

Comme 1e montrent les fig. 1 et 3, 1e bord d'atta- que du conduit stationnaire by-pass 3 entourant 1e ven- tilateur rotatif est dispos6 16gerement en avant de la base du nez 12, et la paroi interieure du conduit 3 est munie d'un renforcement non rotatif, ou anneau de Barde, 55 situ6 dans 1e plan des pales 2 du ventilateur, avec lequel les sommets des pales sont ä tres faible dis- tance. Cet anneau de Barde entoure les pales 2 et pro- tege 1'avion des deteriorations serieuses qui se produi- raient dans 1e cas oü une pale se detacherait ou dans 1e cas oü 1e ventilateur eclaterait.

Dans la forme d'execution des fig. 3 et 4, une variante est pr6vue Jans la Liaison entre 1e dispositif ä piston 7 du moteur de changement de pas 5 et 1'ensemble des racines 21 de pales. Une bague 60 est disposee coaxia- lernent Jans 1e corps de moyeu creux 20 et entoure 1e boitier post6rieur 19 en s'6tendant vers Favant ; eile est reli6e au dispositif ä piston 7 par une couronne de tiges de Liaison 61 qui constituent la Prise de force de sortie du moteur 5. Chaque racine 21 de pale Porte une mani- velle 62 dont 1e maneton 63 est ä rotule 64, qui s'engage dans une Borge p6riph6rique 65 de la bague 60. Le mou- vement axial de la bague 60, avec 1e dispositif ä piston 7, sous 1'action de la soupape 6, fait tourner toutes les manivelles 62 simultanement pour produire 1e r6glage de pas des pales 2 du ventilateur. Les tiges 61 passent dans des manchons de guidage 66 et 67 mont6s respec- tivement dans une paroi annulaire post6rieure 68 du boitier ant6rieur 17 et dans la demi-partie post6rieure 20b du corps de moyeu. Ces manchons de guidage empe- chent un mouvement de rotation du dispositif ä piston 7 par rapport au moyeu 4.

Dans cette forme d'execution, 1'ensemble rotatif est support6 par un mänehon 69 ä travers lequel passe 1e tobe de commande 6, et qui est boulonn6 sur une bride de fixation 70 ä. 1'extr6mit6 ant6rieure de la boite de r6duction 15. Une Partie creuse, dirigee vers 1'avant, du boitier posterieur 19 s'6tend jusque dans 1e boitier ant6- rieur 17 ; cette Partie creuse est, dans 1e cas pr6sent, de forme cylindrique, ä 6tages. Elle pr6sente une section de Brand diametre 72 qui est entour6e par la bague 60 et est adjacente au<RTI ID="0003.0278" WI="9" HE="4" LX="436" LY="1927"> centre du moyeu creux et qui 1e ferme, ainsi qu'une Partie 73, s'6tendant vers Favant, en forme de manchon. La Partie de Brand diamUre 72 est montee Sur 1e manchon 69 par l'intermediaire de paliers antifric- tion 74, alors que la Partie ant6rieure 73, formant man- chon, constitue un 616ment central Sur lequel coulisse 1e dispositif ä piston 7. Dans cette construction, 1e dispositif 7 est de forme plus simple, avec son piston exterieur 75 qui coulisse dans 1e cylindre 11 et divise ce dernier en chambres A et B de r6glage de pas grossier et de r6glage de pas fin, et une Partie centrale tubulaire 76 qui cou- lisse Sur la surface ext6rieure usin6e cylindrique du man- chon 73.

A son extr6mit6 post6rieure, 1e manchon 73 est can- ne16 int6rieurement en 77 pour assurer la Liaison d'entrai- nement avec 1'arbre tubulaire dune boite de r6duction 78 qui s'6tend vers Favant, dans 1e manchon 73, coaxia- lement, ä travers 1e tube de commande 6 et 1e manchon fixe 69. Le manchon 73 relie la Partie 72 du boitier pos- t6rieur 19 par une paroi annulaire radiale 79 de Sorte que 1e corps de moyeu 20 est entrain6 par 1e boitier post6- rieur 19. La Partie cylindrique 18 du boitier ant6rieur 17 pr6sente, dans ce cas, une bride terminale 82 Sur laquelle est boulonn6 un couvercle cylindrique tronconique 83. Le couvercle 83 s'6tend vers Favant dans une Partie 12a en forme de calotte, ä double paroi, du nez 12, qui est support6e par la bride cylindrique 82, 1e reste de la Par tie ext6rieure du nez 12 etant, de fagon similaire, sup- porte ä son extr6mit6 anterieure et, comme pr6c6dem- ment, uruni dune bride 52 pour son boulonnage Sur la demi-partie 20a du corps de moyeu 20.

L'extr6mit6 ant6rieure du manchon 73 est engag6e dann une ouverture terminale 85 du couvercle cylindri- que 83 et Porte une soupape de decharge de Pression d'huile 86 qui se decharge Sur la calotte 12a du nez pour refroidir 1'huile et rechauffer 1e nez et constituer ainsi un moyen de degivrage. Un conduit 87 se dirige vers Favant, coaxialement, ä travers 1'arbre d'entramement creux 78 pöur alimenter en huile la soupape 6, ce conduit s'6ten- dant jusqu'ä 1'extr6mit6 post6rieure, d'entr6e, de la sou- pape de decharge 86. Comme an 1e voit, la soupape de commande 6, dans cette forme d'execution, est d6ca16e par rapport ä Faxe de rotation, etant mont6 de fagon coulissante dans la Partie 76 du piston, ä 1'ext6rieur du manchon 73.

Dans les deux formes d'ex6cution, une seconde sou- pape 88 est montee en s6rie, hydrauliquement parlant, entre la soupape de commande 6 et la chambre A de reglage dans 1e sens croissant. La soupape 88 est norma- lement en Position ouverte mais eile se ferme si 1e piston vient ä, s'61oigner de la Position desiree, en raison, par exemple, dune chute dans la Pression d'huile ou d'une rupture de tringlerie, et constitue un verrou hydraulique retenant 1'huile dans la chambre A.

Claims (16)

1. REVENDICATION Ventilateur ii. pas variable, dont les pales sont r6gla- bles Pendant la marche, sous 1'effet d'un servo-meca- nisme log6, au moins en Partie, dans 1e moyeu du ven- tilateur, caract6ris6 par 1e fait qu'il comprend un meca- nisme agenc6 de maniere ä convertir les mouvements d'un organe de sortie du moteur, en un point proche de Faxe de rotation de celui-ci, en mouvements de change- ment de pas des pales, lesquelles sont radiales. SOUS-REVENDICATIONS 1. Ventilateur suivant la revendication, caract6ris6 par 1e fait que 1e servo-m6canisme est hydraulique et comprend un moteur hydraulique de changement de pas, 1e mecanisme convertissant les mouvements lin6aires de 1'organe de sortie du moteur en mouvements angu- laires autour des axes de Fensemble des pales.
2. 2. Ventilateur suivant la revendication et la sous- revendication 1, caracteris6 par 1e fait que 1e moteur comprend un mecanisme ä came helicoidale par lequel les mouvements lineaires de 1'organe de sortie du moteur sont transform6s en mouvements angulaires, autour de faxe de rotation du ventilateur, dune roue dentee dont 1e cercle primitif est de plus Brand diamUre que celui de pignons solidaires chacun dune racine de Aale, et avec lesquels la roue dent6e est en Prise, de maniere ä modi- fier ainsi 1e pas de toutes les pales en meine temps.
3. 3. Ventilateur suivant la revendication et les sous- revendications 1 et 2, caract6ris6 par 1e fait que la roue dentee est une roue conique.
4. 4. Ventilateur suivant la revendication, caract6ris6 par 1e fait que 1e corps du moyeu est fendu pour faciliter 1e montage des pales et du mecanisme de commande ä 1'interieur de ce moyeu.
5. 5. Ventilateur suivant la revendication et la sous- revendication 4, caract6ris6 par 1e fait que 1e Corps du moyeu est fendu selon un plan perpendiculaire ä son axe de rotation, ce Corps de moyeu comprenant des moi- ti6s antgrieure et post6rieure assemb16es Tune ä 1'autre par boulonnage pour maintenir entre elles les pales.
6. 6. Ventilateur suivant la revendication et la sous- revendication 4, caract6ris6 par 1e fait que les meines boulons qui maintiennent assemb16es les moitids ant6- rieure et post6rieure du Corps de moyeu servent 6gale- ment ä fixer au moyeu des boitiers post6rieur et ant6- rieur, pressant entre celles-ci 1e Corps de moyeu.
7. 7. Ventilateur suivant la revendication et les sous- revendications 4 et 6, caracteris6 par 1e fait que 1e Corps de moyeu est de forme annulaire creuse d'un diametre sup6rieur ä celui des boitiers ant6rieur et post6rieur,' 1e serrage du Corps de moyeu par les boitiers s'effectuant suivant des cercles de diametres inf6rieurs ä celui de la p6riph6rie du Corps de moyeu. B.
8. Ventilateur suivant la revendication et les sous- revendications 4; 6 et 7, caract6ris6 par 1e fait que 1e volle de la roue conique est log6, dans sa plus grande Partie, ä 1'int6rieur du Corps de moyeu, creux, et par 1e fait que les boulons qui serrent 1e Corps de moyeu entre les boitiers passent par des ouvertures m6nagees dans 1e volle de la roue conique.
9. 9. Ventilateur suivant la revendication et les sous- revendications 4, 6, 7 et 8, caract6ris6 par 1e fait que 1e volle de la roue conique est en forme de cuvette, dans une direction axiale, ä 1'int6rieur du Corps de moyeu et par 1e fait que sa serge dent6e a sa denture tourn6e vers la direction axiale opposee.
10. 10. Ventilateur suivant la revendication et les sous- revendications 4, 6 et 7, caract6ris6 par 1e fait qu'une hague reliee ä des manivelles solidaires chacune dune racine de pule, et qui est mobile axialement pour pro- duire la variation de pas des pales, est logee ä 1'inte- rieur du Corps de moyeu creux.
11. 11. Ventilateur suivant la revendication et les sous- revendications 4, 6, 7 et 10, caract6rise par 1e fait que 1e boitier post6rieur pr6sente une Partie cylindrique diri- g6e vers 1'avant, qui ferme 1e centre creux du Corps de m oyeu.
12. 12. Ventilateur suivant la revendication, caract6ris6 par 1e fait que son moyeu, son aubage, et son servo- m6canisme sont agenc6s de maniere ä tourner ensemble ä 1'int6rieur d'un conduit fixe, coaxialement ä la turbine qui est destin6e ä 1'entrainer.
13. 13. Ventilateur suivant la revendication, caract6ris6 par RTI ID="0004.0274" WI="3" HE="4" LX="1217" LY="739"> 1e fait que 1e moteur comprend un dispositif ä pis- ton et cylindre, 1e cylindre hydraulique, 1e piston et la soupape de commande; de meine que 1e moyeu du ven- tilateur Jans lequel Ces organes sont log6s, ainsi que 1'aubage port6 par ce moyeu, constituant un ensemble rotatif tournant ä 1'int6rieur d'un conduit fixe.
14. 14. Ventilateur suivant la revendication et la sous- revendication 12, caract6ris6 par 1e fait qu'un nez est agenc6 de maniere ä former la Partie ant6rieure du moyeu et ä former un 616ment constitutif de 1'ensemble rotatif.
15. 15. Ventilateur suivant la revendication et la sous- revendication 4, caract6ris6 par 1e fait que les moities ant6rieure et post6rieure du Corps de moyeu compren- nent chacune un disque en forme de cuvette qui, lors- qu'elles sont assemb16es, constituent un moyeu ä paroi en forme de disque, ä p6riph6rie circulaire.
16. 16. Ventilateur suivant la revendication et les sous- revendications 4 ä 15, caractdris6 par 1e fait que 1'6pais- seur de paroi des disques annulaires creux augmente ä la p6riph6rie, pour permettre qu'y soient m6nag6s des passages radiaux dans lesquels les racines des pales sont engagees.