FR2932221A1 - Tourillon support de palier et ensemble d'un tel tourillon et d'un fourreau d'etancheite - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un tourillon support de palier (100) d'un arbre interne d'un moteur à turbine à gaz comprenant un moyen de retenue d'un fourreau d'étanchéité enveloppant ledit arbre, le moyen de retenue comportant : - une bride annulaire radiale pleine (132) ménagée en amont sur une partie cylindrique axiale (130) du tourillon (100), ladite bride pleine (132) étant destinée à venir en butée axiale avec une bride annulaire radiale du fourreau d'étanchéité, et - des moyens de blocage tangentiels (135) du fourreau d'étanchéité par rapport au tourillon (100) ménagés en aval sur la partie cylindrique axiale (130) du tourillon (100). L'invention concerne également un ensemble d'un tourillon (100) et d'un fourreau d'étanchéité.
Description
Tourillon support de palier et ensemble d'un tel tourillon et d'un fourreau d'étanchéité La présente invention concerne le domaine des moteurs à turbine à gaz et se 5 rapporte, plus particulièrement, aux opérations de montage de l'arbre du moteur.
Un turboréacteur à soufflante avant et à double corps, par exemple, comprend un corps à basse pression, dit corps BP, et un corps à haute pression, dit corps HP.
10 Par convention, dans la présente demande, les termes amont et aval sont définis par rapport au sens de circulation de l'air dans le turboréacteur. Ainsi, un turboréacteur à double corps à soufflante avant comprend classiquement, d'amont en aval, une soufflante, un étage compresseur BP, un étage compresseur HP, une chambre de combustion, un étage de turbine HP et un étage de turbine 15 BP.
Par convention, dans la présente demande, les termes intérieur et extérieur sont définis radialement par rapport à l'axe du moteur. Ainsi, un cylindre s'étendant selon l'axe du moteur comporte une face intérieure tournée vers l'axe 20 du moteur et une surface extérieure, opposée à sa surface intérieure.
L'arbre du corps BP est guidé en rotation dans des paliers supportés par la structure fixe du moteur tandis que l'arbre du corps HP est guidé par des paliers supportés par le corps BP, les arbres des deux corps étant concentriques. Le disque de turbine HP est solidaire d'un tourillon pour le montage du palier permettant la rotation de l'arbre HP par rapport à l'arbre BP, connu sous le nom de palier 4 dans un moteur à double corps et à soufflante avant. 25 L'arbre BP est logé dans un fourreau cylindrique qui est solidaire du tourillon. Lors du montage du fourreau dans le moteur, il est nécessaire de bloquer la position du fourreau par rapport au tourillon, aussi bien axialement que tangentiellement.
A cet effet, en référence à la figure 1, le tourillon 1 comprend une partie cylindrique axiale 13 sur laquelle sont ménagés des crabotages. Les crabotages se présentent sous la forme d'une bande annulaire radiale crénelée 20 comprenant des dents saillantes 21, alternées avec des créneaux 22. Par la suite, on définit un créneau comme l'espace entre deux dents successives.
Comme les dents de crabotages 21 du tourillon 1 sont orientées vers l'intérieur, c'est-à-dire vers l'axe du moteur, on désignera les crabotages du tourillon : crabotages intérieurs. Les crabotages intérieurs du tourillon sont agencés pour correspondre avec des crabotages, dits crabotages extérieurs, ménagés sur une couronne annulaire du fourreau, les dents des crabotages extérieurs étant orientées vers l'extérieur.
20 L'alignement axial des dents des crabotages intérieurs et extérieurs permet de bloquer axialement le fourreau par rapport au tourillon, la face amont des dents des crabotages extérieurs du fourreau étant en butée axiale avec la face aval des dents des crabotages intérieurs du tourillon. Le fourreau est bloqué tangentiellement par des dents d'engagement axiales, orientées vers l'amont, 25 ménagées sur l'anneau labyrinthe du palier qui est monté en aval du fourreau. Les dents d'engagement axiales sont introduites entre les dents des crabotages intérieurs et extérieurs, interdisant ainsi la rotation du fourreau par rapport au tourillon selon l'axe du moteur. Un écrou de verrouillage est vissé axialement à froid, à l'extrémité aval du tourillon, pour maintenir le blocage axial et tangentiel 30 du fourreau.15 Le serrage axial exercé par l'écrou de verrouillage sur le fourreau entraîne de fortes contraintes axiales sur les crabotages intérieurs du tourillon. Les arêtes vives et les rayons de petites tailles des dents des crabotages intérieurs engendrent des fatigues dans le tourillon à proximité desdites arêtes. L'accumulation de contraintes de différentes natures dans la partie amont du tourillon fragilise le tourillon.
Le tourillon comprend, en outre, des canaux de lubrification permettant de mettre en communication l'huile stockée extérieurement au tourillon avec l'enceinte de lubrification, dans laquelle est baigné le palier supporté par le tourillon. Ces canaux de lubrification internes sont formés longitudinalement dans le tourillon par un procédé d'EDM (Electro-Discharge-Machining). Un tel procédé présente de nombreux inconvénients. Il entraîne tout d'abord un affaiblissement mécanique interne de la zone usinée. La zone affectée thermiquement perd ses qualités mécaniques, entraînant un risque potentiel de détérioration. D'autre part, les canaux internes formés par EDM sont difficiles à contrôler de par leur taille et leur localisation sur la pièce. Après leur formation, ils peuvent comporter des fissures internes susceptibles de fragiliser le tourillon.
Enfin, les canaux de lubrification internes débouchent dans l'enceinte de lubrification via des orifices radiaux d'évacuation d'huile. Les arêtes vives des orifices engendrent des faiblesses mécaniques dans le tourillon.
Ainsi, le tourillon est le siège d'une accumulation de fatigues mécaniques qui sont susceptibles d'affaiblir le tourillon au cours de son fonctionnement.
Afin d'éliminer ces inconvénients, la demanderesse propose un tourillon support de palier d'un arbre interne d'un moteur à turbine à gaz comprenant un moyen de retenue d'un fourreau d'étanchéité enveloppant ledit arbre, le moyen de retenue comportant : une bride annulaire radiale pleine ménagée en amont sur une partie cylindrique axiale du tourillon, ladite bride pleine étant destinée à venir en butée axiale avec une bride annulaire radiale du fourreau d'étanchéité, et des moyens de blocage tangentiels du fourreau d'étanchéité par rapport au tourillon ménagés en aval sur la partie cylindrique axiale du tourillon.
On entend par bride pleine, une bride continue dont la dimension radiale est sensiblement constante sur le tourillon.
Les contraintes tangentielles et axiales sont séparées spatialement sur le tourillon, 15 les contrainte tangentielles sont localisées en aval tandis que les contraintes axiales sont localisées en amont. Cela permet avantageusement de limiter les fatigues relatives à chaque type de contrainte.
De préférence, les moyens de blocage tangentiels sont ménagés à l'extrémité aval 20 de la partie cylindrique axiale du tourillon.
De préférence encore, les moyens de blocage tangentiels se présentent sous la forme d'une couronne de blocage radiale crénelée, ménagée dans la surface intérieure du tourillon, ladite couronne de blocage comprenant des dents radiales, 25 orientées vers l'intérieur, alternées avec des créneaux. Les créneaux de la bande crénelée forment des moyens d'indexage permettant avantageusement de bloquer tangentiellement le fourreau par rapport au tourillon.
De préférence toujours, des logements de verrouillage sont ménagés dans les 30 créneaux de ladite couronne de blocage annulaire radiale crénelée du tourillon. 10 Selon une autre caractéristique de l'invention, le tourillon comprend des canaux de lubrification du palier se présentant sous la forme de rainures longitudinales ménagées dans la surface intérieure du tourillon.
Les canaux de lubrification sont, d'une part, visibles ce qui permet leur contrôle visuel et la détection de défauts et, d'autre part, accessibles avec des outils de grenaillage permettant de limiter les fatigues mécaniques introduites lors de leur usinage.
De préférence, des alésages de lubrification radiaux sont ménagés dans la surface intérieure du tourillon à l'extrémité amont des canaux de lubrification. Comme les canaux sont visibles, on peut grenailler les alésages de lubrification pour diminuer les contraintes mécaniques engendrées par leurs arêtes vives.
L'invention concerne également un moteur à turbine à gaz comprenant un tourillon selon l'invention.
L'invention concerne également un ensemble d'un tourillon, tel que présenté 20 précédemment, et d'un fourreau d'étanchéité comportant une bride annulaire radiale, ensemble comprenant : une bague de lubrification, en contact surfacique avec la surface intérieure du tourillon, qui est en butée axiale, selon son bord amont, avec une bride annulaire radiale de butée axiale ménagée 25 sur le tourillon.
La bague de lubrification permet avantageusement de recouvrir les canaux de lubrification du tourillon et de guider l'évacuation de l'huile de lubrification du palier. 10 15 30 De préférence, la bague de lubrification comprend une gorge annulaire de récupération d'huile dans laquelle sont ménagées des ouvertures radiales, la gorge permettant avantageusement de mettre en communication fluidique les canaux de lubrification avec la bague externe de palier. De préférence encore, la bague de lubrification comprend des portées cylindriques d'amortissement des vibrations du moteur en fonctionnement.
De préférence toujours, l'ensemble comprend un disque d'étanchéité, de forme 10 cylindrique, s'emboîtant axialement dans le fourreau d'étanchéité en aval de ce dernier, le disque d'étanchéité comprenant une couronne radiale circonférentielle comportant des dents axiales, saillantes vers l'amont, qui sont insérées dans des ouvertures formées dans la bride annulaire radiale du fourreau d'étanchéité.
15 De préférence, les dents axiales, saillantes vers l'amont, sont en butée axiale contre la bride pleine du tourillon.
De préférence, le disque d'étanchéité est monté intérieurement à la bague de lubrification. Le disque d'étanchéité permet avantageusement de bloquer l'huile de lubrification en amont de sa couronne radiale circonférentielle.
De préférence toujours, l'ensemble comprend une bague externe de palier, de 25 forme cylindrique, s'emboîtant axialement dans le disque d'étanchéité en aval de ce dernier, la bague externe comprenant des dents d'engagement axiales, saillantes vers l'amont, qui sont engagées entre des dents d'engagement axiales, saillantes vers l'aval, ménagées sur la couronne radiale circonférentielle du disque d'étanchéité. 20 30 De préférence toujours, la bague externe de palier est montée intérieurement à la bague de lubrification, permettant ainsi sa lubrification en fonctionnement. Selon une autre forme de réalisation de l'invention non représentée, la bague de lubrification est intégrée à la bague externe de palier.
De préférence, l'ensemble comprend une bague de verrouillage de la bague externe de palier, de forme cylindrique, s'emboîtant axialement dans la bague externe de palier en aval de cette dernière, montée intérieurement au tourillon de support de palier pour venir verrouiller la position axiale de la bague externe de palier.
De préférence encore, la bague de verrouillage comprend, en amont, des dents de verrouillage radiales intérieures bloquant axialement la bague externe de palier et, en aval, des dents de verrouillage radiales extérieures bloquant axialement la bague de lubrification.
La bague de verrouillage permet de bloquer la position axiale de la bague externe ainsi que de la bague de lubrification. De préférence toujours, des logements de verrouillage, destinés à recevoir des pions anti-rotation pour verrouiller la position tangentielle de la bague externe de palier, sont ménagés dans la face transversale aval de la bague de verrouillage.
25 De préférence, l'ensemble comprend une bague annulaire de blocage de forme cylindrique, s'emboîtant axialement dans la bague externe de palier en aval de cette dernière, la bague de blocage comprenant des dents de blocage axiales, orientées vers l'amont, agencées pour bloquer la position tangentielle de la bague externe par rapport à la bague de verrouillage. 30 De préférence encore, la bague externe de palier comprend sur sa face aval des dents d'engagement axiales saillantes vers l'aval, chaque dent de blocage axiale de la bague annulaire de blocage étant insérée entre une dent de verrouillage radiale intérieure de la bague de verrouillage et une dent d'engagement axiale saillante vers l'aval de la bague externe.
De préférence, l'ensemble comprend un écrou de verrouillage axial, en butée axiale sur la face aval de la bague de blocage.
L'invention concerne également un moteur à turbine à gaz comprenant un ensemble selon l'invention.
L'invention sera mieux comprise à l'aide du dessin annexé sur lequel : la figure 1 représente, en perspective, une vue en coupe d'un tourillon 15 support de palier selon l'art antérieur ; la figure 2 représente, en perspective, une vue partielle en coupe d'un tourillon support de palier selon l'invention ; la figure 3 représente une autre vue partielle en perspective du tourillon support de palier de la figure 2 ; 20 la figure 4 représente une vue en perspective d'un fourreau d'étanchéité selon l'invention ; la figure 5 représente une vue en perspective partielle d'une bague de lubrification ; la figure 6 représente une vue en perspective du montage de la bague de 25 lubrification de la figure 5 sur le tourillon de la figure 3 ; la figure 7 représente une autre vue en perspective de dessous du montage de la bague de lubrification de la figure 5 sur le tourillon de la figure 3; la figure 8 représente une vue en perspective d'un disque d'étanchéité selon l'invention ; la figure 9 représente une vue en perspective d'une bague externe de palier selon l'invention ; la figure 10 représente une vue en perspective, de l'aval vers l'amont, d'une bague de verrouillage selon l'invention ; la figure 11 représente une vue en perspective, de l'amont vers l'aval, de la bague de verrouillage de la figure 10 ; la figure 12 représente une vue en perspective d'une bague de blocage selon l'invention ; la figure 13 représente une vue en perspective d'un écrou de verrouillage 10 selon l'invention ; la figure 14 représente une vue en perspective, du fourreau d'étanchéité monté avec la bague de lubrification et le tourillon, le tourillon et la bague de lubrification étant représentés en arrachée; la figure 15 représente une vue rapprochée de la figure 14 ; 15 la figure 16 représente, en perspective, le disque d'étanchéité monté avec le fourreau d'étanchéité, la bague de lubrification et le tourillon de la figure 15 ; la figure 17 représente, en perspective, la bague externe de palier montée avec le disque d'étanchéité, le fourreau d'étanchéité, la bague de 20 lubrification et le tourillon de la figure 16 ; la figure 18 représente, en perspective, la bague de verrouillage montée avec la bague externe de palier, le disque d'étanchéité, le fourreau d'étanchéité, la bague de lubrification et le tourillon de la figure 17 ; la figure 19 représente une vue en coupe transversale, de l'aval vers 25 l'amont, des éléments de la figure 18 ; la figure 20 représente une vue en coupe transversale, de l'aval vers l'amont, des éléments de la figure 19 après rotation de la bague externe ; la figure 21 représente, en perspective, la bague de blocage montée avec la bague de verrouillage, la bague externe de palier, le disque d'étanchéité, le fourreau d'étanchéité, la bague de lubrification et le tourillon de la figure 18; la figure 22 représente, en perspective, l'écrou de verrouillage monté avec la bague de blocage, la bague de verrouillage, la bague externe de palier, le disque d'étanchéité, le fourreau d'étanchéité, la bague de lubrification et le tourillon de la figure 21 ; la figure 23 représente une vue en coupe transversale, de l'aval vers l'amont, des éléments de la figure 22 ; la figure 24 représente une vue en perspective de l'ensemble des éléments de la figure 23 ; et la figure 25 représente une vue de côté de la figure 24 avec une partie en arrachée; Description Un turboréacteur à soufflante avant et à double corps, par exemple, comprend un corps à basse pression, dit corps BP, et un corps à haute pression, dit corps HP.
L'arbre du corps BP est guidé en rotation selon l'axe du moteur dans des paliers supportés par la structure fixe du moteur tandis que l'arbre du corps HP est guidé par des paliers supportés par le corps BP, les arbres des deux corps étant concentriques.
Le disque de turbine HP est solidaire d'un tourillon pour le montage du palier permettant la rotation de l'arbre HP par rapport à l'arbre BP, par lequel l'arbre HP est supporté par l'arbre BP. L'arbre BP est logé dans un fourreau d'étanchéité cylindrique 200 solidaire du tourillon 100comme représenté sur la figure 25. Le palier comprend une bague interne, solidaire de l'arbre BP, et une bague externe 500 solidaire du tourillon 100.
Toujours en référence à la figure 25, pour maintenir la bague externe de palier 500, on monte sur le tourillon 100, d'amont en aval, le fourreau d'étanchéité 200, un disque d'étanchéité 400 ou anneau labyrinthe palier 400, la bague externe de palier 500 avec une bague de lubrification 300, une bague de verrouillage du palier 600, une bague de blocage 700 et un écrou de verrouillage 800. L'ensemble de ces éléments est bloqué axialement et tangentiellement par le tourillon 100.
Les différents éléments de l'ensemble vont maintenant être décrits 10 individuellement. Tourillon 100 En référence aux figures 2 et 3, le tourillon 100 se présente sous la forme d'une 15 pièce de révolution, sensiblement évasée vers l'amont et s'étendant selon l'axe du moteur. Le tourillon 100 comprend, d'amont en aval, une partie annulaire radiale de fixation (non représentée) agencée pour se fixer à une bride du disque de turbine HP, une partie tronconique 120 et une partie cylindrique longitudinale 130. 20 La partie tronconique 120 du tourillon 100 comprend une portion saillante radiale circonférentielle 125, de renfort mécanique, orientée vers l'axe du moteur et destinée à reporter la masse du tourillon 100 à proximité de l'axe du moteur. La partie tronconique 120 du tourillon 100 comprend en outre une bride tronconique 25 intérieure 127 destinée à s'appuyer sur le fourreau d'étanchéité 200 dans lequel passe l'arbre BP du moteur et former un collecteur d'air. Des ouvertures de ventilation circonférentielles 128 sont ménagées dans la partie tronconique 120 du tourillon 100 pour permettre l'évacuation d'un flux d'air de refroidissement ayant refroidi le disque de turbine HP monté en aval du tourillon 100. 30 La partie cylindrique longitudinale 130 du tourillon 100, la plus en aval du tourillon 100, comprend à son extrémité amont une bride annulaire radiale pleine 132 désignée par la suite bride pleine 132. On entend par bride pleine, une bride continue dont la dimension radiale est sensiblement constante à la circonférence du tourillon 100. La bride pleine 132, ménagée sur la surface intérieure du tourillon 100, est orientée vers l'intérieur. La bride pleine 132 ne comprend pas de créneaux et n'est, par conséquent pas affaiblie mécaniquement. La bride pleine 132 est agencée pour bloquer ax:ialement le fourreau d'étanchéité 200 tout en permettant son déplacement tangentiel. Autrement dit, le fourreau 200 est libre de tourner autour de l'axe du moteur.
En référence aux figures 2 et 3, la partie cylindrique longitudinale 130 du tourillon 100 comprend, à son extrémité aval, des moyens de blocage tangentiels se présentant sous la forme d'une couronne de blocage annulaire radiale crénelée 135, comprenant des dents radiales intérieures 134 séparées par des créneaux 131. Dans certains créneaux 131 sont ménagés des logements de verrouillage 136 pour recevoir des pions anti-rotation. ]Les dents radiales 134 de la couronne de blocage 135 sont orientées vers l'intérieur. La couronne de blocage 135 est agencée pour permettre l'indexage du fourreau 200 par rapport au tourillon 100, c'est-à-dire son blocage tangentiel. L'indexage du fourreau 200 est ici indirect car il est réalisé par l'intermédiaire d'éléments montés entre la couronne de blocage 135 et le fourreau 200.
La bride pleine 132 et la couronne de blocage 135 forment un moyen de retenue 25 du fourreau 200 avec le tourillon 100.
Le blocage axial, réalisé par la bride pleine 132 en amont, et le blocage tangentiel, réalisé par la couronne de blocage 135 en aval, sont avantageusement dissociés spatialement sur le tourillon 100. Les contraintes mécaniques induites 30 par ces blocages sont ainsi mieux réparties sur le tourillon 100. Le tourillon 100 est moins susceptible de s'endommager par comparaison à un tourillon selon l'art antérieur. La bride pleine 132 permet de répartir uniformément les efforts axiaux, sans créer de points de faiblesse.
La partie cylindrique longitudinale 130 du tourillon 100 comprend, en outre, une bride annulaire radiale de butée axiale 133, ménagée en aval de la bride pleine 132, agencée pour former une butée axiale pour la bague de lubrification 300. La bride annulaire radiale de butée axiale 133 sera désignée par la suite bride de la bague de lubrification 133.
Dans cet exemple, en référence à la figure 3, la bride de la bague de lubrification 133 est formée avec la bride pleine 132 du tourillon 100. Il va de soi que les deux brides 132, 133 pourraient également être indépendantes.
La bride de la bague de lubrification 133 et la bride pleine 132 se présentent globalement sous la forme d'une couronne annulaire radiale avec une portion radiale annulaire décalée vers l'amont. Autrement dit, la bride de la bague de lubrification 133 et la bride pleine 132 se présentent sous la forme de deux marches d'escalier dont les faces tournées vers l'aval sont agencées pour former des butées axiales pour le fourreau 200 et la bague de lubrification 300.
En référence à la figure 3, le tourillon 100 comprend des canaux de lubrification du palier 110 se présentant sous la forme de rainures longitudinales ménagées dans la surface intérieure du tourillon 100. Des alésages de lubrification radiaux 111 sont ménagés dans la surface intérieure du tourillon 100 à l'extrémité amont des canaux de lubrification 110. Comme les canaux de lubrification 110 sont apparents, ils peuvent être contrôlés visuellement afin de détecter des défauts d'usinage et les réparer en conséquence. En outre, les canaux de lubrification 110 et les alésages de lubrification radiaux 111 sont ici grenaillés, afin de renforcer leurs caractéristiques mécaniques et diminuer les contraintes liées à leur usinage.
Fourreau 200 En référence à la figure 4, le fourreau d'étanchéité 200 se présente sous la forme d'un cylindre annulaire s'étendant axialement, extérieurement à l'arbre BP du moteur et intérieurement au tourillon 100. Le fourreau d'étanchéité 200 permet, entre autres, de protéger l'arbre BP contre des températures excessives.
Le fourreau d'étanchéité 200 comprend, en aval, une partie cylindrique de circulation d'air 210 dans laquelle sont ménagées circonférentiellement des ouvertures radiales circulaires 211. Le fourreau d'étanchéité 200 comprend, en outre, à son extrémité aval une bride annulaire radiale crénelée 220 destinée à venir en butée axiale avec la bride pleine 132 du tourillon 100. La bride annulaire radiale crénelée 220 comprend des dents radiales de butée axiale 221 séparées par des créneaux d'indexage 222, les dents radiales 221 étant orientées vers l'extérieur. Bague de lubrification 300 En référence à la figure 5, la bague de lubrification 300 est destinée à être logée intérieurement au tourillon 100, en contact avec la surface intérieure du tourillon 100. La bague de lubrification 300 se présente sous la forme d'un cylindre annulaire axial comprenant sur sa surface extérieure des portées cylindriques radiales 320 orientées vers l'extérieur et agencées pour amortir les vibrations du moteur en fonctionnement.
La bague de lubrification 300 vient recouvrir les canaux de lubrification 110 formés dans la surface intérieure du tourillon 100, l'huile de lubrification étant ainsi avantageusement guidée entre le tourillon 100 et la bague de lubrification 300 à travers les rainures de lubrification 110 du tourillon 100. 14 La bague de lubrification 300 comporte, à proximité de son extrémité amont, une gorge annulaire extérieure de récupération d'huile 330 ménagée sur sa surface extérieure, et une gorge annulaire intérieure de récupération d'huile 340 ménagée sur sa surface intérieure, les gorges intérieure 340 et extérieure 330 étant alignées radialement. Des ouvertures radiales 335 sont usinées dans les gorges 330, 340 pour mettre en communication fluidique l'huile de lubrification circulant dans les canaux de lubrification 110 du tourillon 100 avec le palier monté intérieurement à la bague de lubrification 300. Les ouvertures radiales 335 sont, dans cet exemple, uniformément réparties dans la gorge circonférentielle 330, 340 de la bague de lubrification 300.
Lorsque la bague de lubrification 300 est montée avec le tourillon 100, comme représenté sur les figures 6 et 7, le bord amont de la bague de lubrification 300 est en butée axiale avec la bride de la bague de lubrification 133 du tourillon 100.
Le montage de la bague de lubrification 300 est réalisé axialement par l'arrière du moteur, c'est-à-dire de l'aval vers l'amont. La bague de lubrification 300 permet de guider l'évacuation de l'huile de lubrification du palier vers les canaux de lubrification 110 du tourillon 100. Disque d'étanchéité 400 20 En référence à la figure 8, le disque d'étanchéité 400 ou anneau labyrinthe palier 400 se présente sous la forme d'un cylindre annulaire axial 410 comprenant, en aval, une couronne radiale circonférentielle 420 orientée vers l'extérieur. Le disque d'étanchéité 400, monté en aval du fourreau d'étanchéité 200, est agencé 25 pour s'emboîter axialement dans le fourreau d'étanchéité 200, intérieurement à la bague de lubrification 300.
La couronne radiale circonférentielle 420 du disque d'étanchéité 400 comprend des dents axiales 415, saillantes vers l'amont, ménagées sur la surface amont de 30 la couronne 420 et agencées pour correspondre avec les créneaux 222 formés dans la couronne annulaire radiale 220 du fourreau d'étanchéité 200. Autrement dit, chaque dent axiale saillante vers l''amont 415 du disque d'étanchéité 400 s'engage entre deux dents radiales 221 de la couronne annulaire radiale 220 du fourreau 200.
Les dents axiales saillantes vers l'amont 415 du disque d'étanchéité 400 sont ici en décrochement par rapport à l'extrémité extérieure radiale de la couronne radiale circonférentielle 420 du disque d'étanchéité 400. Autrement dit, lesdites dents 415 ne sont pas ménagées dans le prolongement de la surface extérieure de la couronne radiale circonférentielle 420 du disque d'étanchéité 400, mais décalées radialement vers l'intérieur.
De manière similaire, la couronne radiale circonférentielle 420 du disque d'étanchéité 400 comprend des dents axiales 425, saillantes vers l'aval, ménagées sur la surface aval de la couronne 420, agencées pour correspondre avec la bague externe du palier 500 montée en aval dudit disque d'étanchéité 400.
Les dents axiales saillantes vers l'aval 425 du disque d'étanchéité 400 forment ici un décrochement par rapport à l'extrémité extérieure radiale de la couronne radiale circonférentielle 420 du disque d'étanchéité 400. Autrement dit, lesdites dents ne sont pas ménagées dans le prolongement de la surface extérieure de la couronne radiale circonférentielle 420 du disque d'étanchéité 400, mais décalées radialement vers l'intérieur. Bague externe de palier 500 En référence à la figure 9, la bague externe de palier 500, montée en aval du disque d'étanchéité 400, se présente sous la forme d'un cylindre annulaire axial agencé pour s'emboîter axialement dans le disque d'étanchéité 400 par l'arrière25 du moteur, la bague externe 500 étant montée intérieurement à la bague de lubrification 300.
Le palier supportant l'arbre HP comprend des rouleaux maintenus entre la bague externe 500, solidaire en rotation du tourillon, et la bague interne (non représentée) solidaire en rotation de l'arbre BP du moteur.
La bague externe de palier 500 comprend des dents d'engagement axiales amont 510, saillantes vers l'amont, ménagées sur la face amont de la bague externe 500 et agencées pour s'engager entre les dents axiales 425, saillantes vers l'aval, ménagées sur la couronne radiale circonférentielle 420 du disque d'étanchéité 400.
Les dents d'engagement axiales amont 510 de la bague externe 500 forment ici un décrochement par rapport à la surface extérieure du cylindre dont la bague externe 500 a la forme. Autrement dit, lesdites dents d'engagement axiales amont 510 ne sont pas ménagées dans le prolongement de la surface extérieure du cylindre, mais décalées radialement vers l'intérieur. Dans cet exemple, les dents d'engagement axiales amont 510 ont une épaisseur radiale inférieure à celle du cylindre dont la bague externe 500 a la forme.
La bague externe de palier 500 comprend, en outre, des dents d'engagement axiales aval 520, saillantes vers l'aval, ménagées sur la face aval de la bague externe 500 et agencées pour s'engager avec la bague de verrouillage 600 montée en aval de ladite bague externe 500. Les dents d'engagement axiales aval 520 saillantes vers l'aval sont ici ménagées dans le prolongement de la surface extérieure du cylindre. Bague 600 de verrouillage de la bague externe de palier 500 En référence aux figures 10 et 11, la bague 600 de verrouillage de la bague externe de palier 500 se présente sous la forme d'un cylindre annulaire axial, monté intérieurement au tourillon de support de palier 100 et agencé pour venir verrouiller la position axiale de la bague externe de palier 500. La bague de verrouillage 600 est montée par l'arrière du moteur, en aval de la bague externe de palier 500 et de la bague de lubrification 300.
La bague de verrouillage 600 comprend, en amont, des dents de verrouillage radiales intérieures 610 agencées pour venir bloquer axialement la bague externe de palier 500 et, en aval, des dents de verrouillage radiales extérieures 620 agencées pour venir bloquer axialement la bague de lubrification 300.
Des logements de verrouillage 622, destinés à recevoir des pions anti-rotation pour verrouiller la position tangentielle et axiale de la bague externe de palier 500, sont ménagés dans la face transversale aval de la bague de verrouillage 600, entre les dents de verrouillage radiales extérieures 620. Dans cet exemple, un logement de verrouillage 622 est ménagé toutes les deux dents de verrouillage 620 à la circonférence du tourillon comme représenté sur la figure 10.
Une portée annulaire cylindrique 630 est ménagée sur la surface extérieure de la bague de verrouillage 600, la portée cylindrique 630 étant destinée à venir en contact avec la surface intérieure du tourillon 100. Bague annulaire de blocage 700 En référence à la figure 12, la bague annulaire de blocage 700, montée en aval de la bague de verrouillage 600, est agencée pour s'emboîter axialement par l'arrière dans la bague externe de palier 500 et comprend des dents de blocage axiales 710, orientées vers l'amont, agencées pour bloquer la position tangentielle de la bague externe de palier 500 par rapport à la bague de verrouillage 600. Les dents de blocage axiales 710 sont ici ménagées à égale distance les unes des autres.
Chaque dent de blocage axiale 710 de la bague annulaire de blocage 700 vient s'insérer entre une dent de verrouillage radiale intérieure 610 de la bague de verrouillage 600 et une dent d'engagement axiale saillante vers l'aval 520 de la bague externe 500. Le montage de la bague annulaire de blocage 700 sera détaillé par la suite. Ecrou de verrouillage 800 En référence à la figure 13, l'écrou de verrouillage axial 800 se présente sous la forme d'un cylindre annulaire axial, monté intérieurement au tourillon de support de palier 100 en aval de la bague de blocage 700. L'écrou de verrouillage 800 est monté axialement par l'arrière du moteur. 15 L'écrou de verrouillage axial 800 comprend, à son extrémité aval, une couronne radiale annulaire crénelée 820 comportant des dents radiales extérieures 821 séparées par des créneaux 823. Des logements de verrouillage 822 sont ici ménagés dans certains créneaux 823 pour recevoir des pions anti-rotation 20 permettant l'indexage des différents éléments comme représenté sur la figure 13.
Après avoir décrit chacun des éléments de manière isolée, le montage successif, par l'arrière du moteur, de chacun des éléments va être maintenant décrit.
25 Dans un premier temps, en référence à la figure 6, la bague de lubrification 300 est introduite axialement, par l'arrière du moteur, à l'intérieur du tourillon 100. La surface extérieure de la bague de lubrification 300 est en contact avec la face intérieure du tourillon 100. L'extrémité amont de la bague de lubrification 300 est en butée axiale avec la bride de la bague de lubrification 133.10 Après montage de la bride de lubrification 300, la bride pleine 132 dépasse radialement à l'intérieur du tourillon 100 pour former une butée axiale annulaire d'épaisseur constante.
Dans un deuxième temps, en référence aux figures 14 et 15, le fourreau d'étanchéité 200 est introduit axialement, par l'arrière du moteur, à l'intérieur du tourillon 100, les dents radiales extérieures 221, ménagées en amont du fourreau 200, venant en butée axiale, selon leurs faces transversales amont, avec la bride annulaire radiale pleine 132 du tourillon, selon sa face transversale aval.
Le fourreau 200 ne peut se déplacer plus en amont par rapport au tourillon 100 (blocage axial) mais reste libre en rotation autour de l'axe du moteur (liberté tangentielle).
Dans un troisième temps, en référence à la figure 16, le disque d'étanchéité 400 est introduit axialement, par l'arrière du moteur, à l'intérieur du tourillon 100, intérieurement à la bague de lubrification 300. Chaque dent axiale saillante vers l'amont 415 du disque d'étanchéité 400 s'engage entre deux dents radiales 221 de la couronne annulaire radiale du fourreau 200 pour venir en butée axiale avec la bride pleine 132 du tourillon 100.
La dimension axiale des dents axiales saillantes vers l'amont 415 du disque d'étanchéité 400 est sensiblement égale à celle dents radiales 221 de la couronne annulaire radiale du fourreau 200 afin qu'elles s'emboîtent l'une avec l'autre. De même, la dimension circonférentielle des dents axiales saillantes vers l'amont 415 du disque d'étanchéité 400 est sensiblement égale à la dimension circonférentielle des créneaux ménagés entre dents radiales 221 de la couronne annulaire radiale du fourreau 200.30 De manière avantageuse, lors de l'introduction du disque d'étanchéité 400 dans le fourreau 200, les dents du fourreau 200 et les dents du disque d'étanchéité 400 entrent en correspondance et forment une couronne annulaire pleine, sensiblement continue, dont l'épaisseur axiale est constante comme représenté sur la figure 16.
Autrement dit, l'assemblage du fourreau 200 avec le disque d'étanchéité 400 permet de former une butée axiale continue sur la bride annulaire pleine 132 du tourillon 100. Les contraintes axiales sont alors uniformément réparties sur la bride pleine 132.
La surface extérieure de la couronne radiale circonférentielle 420 du disque d'étanchéité 400 est, pour sa part, en appui sur la surface intérieure d'une portion de la bague de lubrification 300 s'étendant entre l'extrémité amont de ladite bague 300 et l'extrémité amont de la gorge de lubrification intérieure 340. Ainsi, la gorge de lubrification intérieure 340 comprenant des ouvertures radiales 335 est alignée radialement avec les dents axiales 425 saillantes vers l'aval du disque d'étanchéité 400.
Dans un quatrième temps, en référence à la figure 17, la bague externe de palier 500 est introduite axialement, par l'arrière du moteur, à l'intérieur du tourillon 100, la surface extérieure de la bague externe de palier 500 étant en contact avec la surface intérieure de la bague de lubrification 300.
Chaque dent d'engagement axiale saillante vers l'amont 510 de la bague externe de palier 500 s'engage entre deux dents axiales 425, saillantes vers l'aval, ménagées sur la couronne radiale circonférentielle 420 du disque d'étanchéité 400.
La dimension axiale des dents d'engagement axiales saillantes vers l'amont 510 de la bague externe de palier 500 est sensiblement égale à celle des dents axiales 425 du disque d'étanchéité 400 afin qu'elles s'emboîtent les unes avec les autres. De même, la dimension circonférentielle des dents d'engagement axiales saillantes vers l'amont 510 de la bague externe de palier 500 est sensiblement égale à la dimension circonférentielle des créneaux, c'est-à-dire des espaces inter-dents, ménagés entre les dents axiales 42:5 du disque d'étanchéité 400.
Lors de l'introduction de la bague externe de palier 500 dans le disque d'étanchéité 400, les dents de la bague externe de palier 500 et les dents du disque d'étanchéité 400 entrent en correspondance et forment une couronne annulaire pleine, sensiblement continue., dont l'épaisseur axiale est constante. Dans cet exemple, les décrochements radiaux sont sensiblement égaux.
Comme décrit précédemment, les dents d'engagement axiales amont 510 de la bague externe 500 forment ici un décrochement par rapport à l'extrémité extérieure radiale du cylindre dont la bague externe 500 a la forme. Il en est de même avec les dents axiales 425 du disque d'étanchéité 400 par rapport à l'extrémité extérieure radiale de la couronne radiale circonférentielle 420 du disque d'étanchéité 400.
Autrement dit, lorsque la bague externe de palier 500 est montée avec le disque d'étanchéité 400, l'ensemble formé par la bague externe de palier 500 et le disque d'étanchéité 400 se présente sensiblement sous la forme d'un cylindre annulaire axial comprenant une gorge annulaire extérieure 350 formée par la coopération des dents de la bague externe de palier 500 avec les dents du disque d'étanchéité 400 qui sont en décrochement (voir figure 17). Les parties amont et aval du cylindre annulaire axial correspondent respectivement au disque d'étanchéité 400 et à la bague externe de palier 500.30 La gorge annulaire extérieure 350, ainsi formée, est alignée radialement avec la gorge annulaire intérieure 340 ménagée dans la bague de lubrification 300. Cela permet avantageusement de former entre les dites gorges 330, 350 une conduite de lubrification permettant de lubrifier le palier.
Dans un cinquième temps, en référence aux figures 18 à 20, la bague 600 de verrouillage de la bague externe de palier 500 est montée axialement, par l'arrière du moteur, intérieurement au tourillon 100. La bague de verrouillage 600 est montée en aval de la bague externe de palier 500 et de la bague de lubrification 300.
Le cylindre dont la bague de verrouillage 600 a la forme possède un diamètre supérieur au diamètre du cylindre, dont la bague externe 500 a la forme, mais inférieur au diamètre du cylindre, dont la partie aval cylindrique du tourillon 100 a la forme.
Les dents de verrouillage radiales intérieures 610 de la bague de verrouillage 600 viennent en butée axiale sur la face aval de la bague externe de palier 500, entre ses dents d'engagement axiales aval 520. La dimension circonférentielle des dents de verrouillage radiales intérieures 610 est inférieure à celle des créneaux, c'est-à-dire des espaces inter-dents, entre les dents d'engagement axiales aval 520. Ainsi, la bague de verrouillage 600 possède un jeu en rotation autour de l'axe du moteur.
Lors de l'introduction de la bague de verrouillage 600 dans le tourillon 100, les dents de verrouillage radiales extérieures 620 de la bague de verrouillage 600 pénètrent entre les dents radiales intérieures 134 de la bande crénelée amont 135 du tourillon 100 comme représenté sur la figure 19. Les dents de verrouillage radiales extérieures 620 de la bague de verrouillage 600 sont en butée axiale sur la face aval de la bague de lubrification 300.
En référence à la figure 20, la bague de verrouillage 600 est entraînée en rotation selon l'axe du moteur dans le sens anlihoraire de manière à ce que les dents de verrouillage radiales extérieures 620 de la bague de verrouillage 600 passent derrière les dents radiales intérieures 134 de la bande crénelée amont 135 du tourillon 100. Autrement dit, la face aval des dents de verrouillage radiales extérieures 620 de la bague de verrouillage 600 est en contact avec la face amont des dents radiales intérieures 134 de la couronne de blocage 135 du tourillon 100.
Après rotation, toujours en référence à la figure 20, les logements de verrouillage 622 ménagés dans la face transversale aval de la bague de verrouillage 600, entre les dents de verrouillage radiales extérieures 620, sont alignés axialement avec les créneaux 131 de la couronne de blocage annulaire radiale crénelée 135 du tourillon 100 dans laquelle sont ménagés des logements de pions anti-rotation 136.
Dans un sixième temps, en référence aux figures 21 à 22, la bague annulaire de blocage 700 est introduite axialement, par l'arrière du moteur, à l'intérieur du tourillon 100. Chaque dent de blocage axiale 710 de la bague annulaire de blocage 700 vient s'insérer entre une dent de verrouillage radiale intérieure 610 de la bague de verrouillage 600 et une dent d'engagement axiale saillante vers l'aval 520 de la bague externe 500. Le montage de la bague annulaire de blocage 700 permet de supprimer le jeu en rotation autour de l'axe du moteur de la bague de verrouillage 600. La dimension circonférentielle des dents de blocage 710 de la bague de blocage 700 est ici adaptée pour remplir l'espace circonférentiel ménagé une dent de verrouillage radiale intérieure 610 de la bague de verrouillage 600 et une dent d'engagement axiale saillante vers l'aval 520 de la bague externe 500.
Dans un septième temps, toujours en référence aux figures 21 à 22, l'écrou de verrouillage axial 800 est introduit axialement, par l'arrière du moteur, à l'intérieur du tourillon 100 en aval de la bague de blocage 700.
L'écrou de verrouillage 800 est introduit à froid dans le tourillon 100. Du fait des dilatations thermiques, l'écrou de verrouillage 800 se dilate transversalement, les dents radiales extérieures 821 de l'écrou 800 venant forcer sur la surface intérieure du tourillon 100. En outre, l'écrou 800 vient contraindre axialement l'ensemble des éléments montés entre la bride pleine 132 ménagée en amont du tourillon 100 et ledit écrou de verrouillage 800.
Le nombre de logements de verrouillage 822 ménagés entre les dents radiales extérieures 821 de l'écrou de verrouillage 800 est supérieur d'une unité au nombre de logements de verrouillage 622 formés dans la bague de verrouillage 600. Ainsi, il existe toujours une position dans laquelle un logement de verrouillage 822 ménagé entre une dent radiale extérieure 821 de l'écrou de verrouillage 800 est aligné axialement avec un logement de verrouillage 622 formé dans la bague de verrouillage 600, lui-même aligné axialement avec un logement de verrouillage 136 formé dans le tourillon 100.
En référence à la figure 23, un pion anti-rotation 850 est inséré longitudinalement entre les logements de verrouillage 622, 136, 822 de la bague de verrouillage 600, du tourillon 100 et de l'écrou de verrouillage 800 pour bloquer tangentiellement l'ensemble des éléments montés avec le tourillon 100.
Ainsi, comme on peut le voir sur les figures 24 et 25, tous les éléments 200-800 sont bloqués sur le tourillon 100 aussi bien axialement que tangentiellement. Le blocage tangentiel, avantageusement déporté en aval du tourillon 100, permet de diminuer les contraintes mécaniques à proximité de la bride pleine 132 du tourillon 100 et ainsi augmenter sa durée de vie.
Il a été ici décrit un une bague externe de palier 500 montée intérieurement à une bague de lubrification 300, indépendante de cette dernière. Il va de soi que la bague externe de palier 500 et la bague de lubrification 300 pourraient être montés dans un seul et unique module ou se présenter sous la forme d'un unique élément. La bague de lubrification 300 peut être intégrée à la bague externe de palier 500.10
Claims (22)
- Revendications1. Tourillon support de palier (100) d'un arbre interne d'un moteur à turbine à gaz comprenant un moyen de retenue d'un fourreau d'étanchéité (200) enveloppant ledit arbre, le moyen de retenue comportant : une bride annulaire radiale pleine (132) ménagée en amont sur une partie cylindrique axiale (130) du tourillon (100), ladite bride pleine (132) étant destinée à venir en butée axiale avec une bride annulaire radiale (220) du fourreau d'étanchéité (200), et des moyens de blocage tangentiels (135) du fourreau d'étanchéité (200) par rapport au tourillon (100) ménagés en aval sur la partie cylindrique axiale (130) du tourillon (100).
- 2. Tourillon selon la revendication 1, dans lequel les moyens de blocage tangentiels (135) sont ménagés à l'extrémité aval de la partie cylindrique axiale (130) du tourillon (100).
- 3. Tourillon selon l'une des revendications 1 à 2, dans lequel les moyens de blocage tangentiels (135) se présentent sous la forme d'une couronne de blocage annulaire radiale crénelée (135) ménagée dans la surface intérieure du tourillon (100), ladite couronne (135) comprenant des dents radiales (134), orientées vers l'intérieur, alternées avec des créneaux (131).
- 4. Tourillon selon la revendication 3, dans lequel des logements de verrouillage (136) sont ménagés dans des créneaux (131) de ladite couronne de blocage (135) du tourillon (100). 2932221 2.8
- 5. Tourillon selon l'une des revendications 1 à 4, comprenant des canaux (110) de lubrification du palier, dans lequel les canaux de lubrification (110) se présentent sous la forme de rainures longitudinales ménagées dans la surface intérieure du tourillon (100).
- 6. Tourillon selon la revendication 5, dans lequel des alésages de lubrification radiaux (111) sont ménagés dans la surface intérieure du tourillon (100) à l'extrémité amont des canaux de lubrification (110). 10
- 7. Ensemble d'un tourillon (100) selon l'une des revendications 1 à 6 et d'un fourreau d'étanchéité (200) comportant une bride annulaire radiale (220), ensemble comprenant : une bague de lubrification (300), en contact surfacique avec la surface intérieure du tourillon (100), qui est en butée axiale, selon 15 son bord amont, avec une bride annulaire radiale de butée axiale (133) ménagée sur le tourillon (100).
- 8. Ensemble selon la revendication 7, dans lequel la bague de lubrification (300) comprend une gorge annulaire (330, 340) de récupération d'huile 20 dans laquelle sont ménagées des ouvertures radiales (335).
- 9. Ensemble selon l'une des revendications 7 à 8, dans lequel la bague de lubrification (300) comprend des portées cylindriques (320) d'amortissement des vibrations du moteur en fonctionnement. 25
- 10. Ensemble selon l'une des revendications 7 à 9, comprenant un disque d'étanchéité (400), de forme cylindrique, s'emboîtant axialement dans le fourreau d'étanchéité (200) en aval de ce dernier, le disque d'étanchéité (400) comprenant une couronne radiale circonférentielle (420) comportant des dents axiales (415), saillantes vers l'amont, qui sont insérées dans des 5ouvertures (222) formées dans la bride annulaire radiale (220) du fourreau d'étanchéité (200).
- 11. Ensemble selon la revendication 10, dans lequel le disque d'étanchéité (400) est monté intérieurement à la bague de lubrification (300).
- 12.Ensemble selon l'une des revendications 10 à 11, comprenant une bague externe de palier (500), de forme cylindrique, s'emboîtant axialement dans le disque d'étanchéité (400) en aval de ce dernier, la bague externe (500) comprenant des dents d'engagement axiales saillantes vers l'amont (510), qui sont engagées entre des dents d'engagement axiales (425), saillantes vers l'aval, ménagées sur la couronne radiale circonférentielle (420) du disque d'étanchéité (400).
- 13. Ensemble selon la revendication. 12 dans lequel la bague externe de palier (500) est montée intérieurement à la bague de lubrification (300).
- 14. Ensemble selon l'une des revendications 12 et 13, dans lequel la bague de lubrification (300) est intégrée à la bague externe de palier (500). 20
- 15. Ensemble selon l'une des revendications 12 à 14, comprenant une bague (600) de verrouillage de la bague externe de palier (500), de forme cylindrique, s'emboîtant axialement dans la bague externe de palier (500) en aval de cette dernière, montée intérieurement au tourillon de support de 25 palier (100) pour venir verrouiller la position axiale de la bague externe de palier (500).
- 16. Ensemble selon la revendication 15, dans lequel la bague de verrouillage (600) comprend, en amont, des dents de verrouillage radiales intérieures 30 (610) bloquant axialement la bague externe de palier (500) et, en aval, desdents de verrouillage radiales extérieures (620) bloquant axialement la bague de lubrification (300).
- 17. Ensemble selon l'une des revendications 15 et 16, dans lequel des logements de verrouillage (622), destinés à recevoir des pions anti-rotation (850) pour verrouiller la position tangentielle de la bague externe de palier (500), sont ménagés dans la face transversale aval de la bague de verrouillage (600).
- 18. Ensemble selon l'une des revendications 15 à 17, comprenant une bague annulaire de blocage (700), de forme cylindrique, s'emboîtant axialement dans la bague externe de palier (500) en aval de cette dernière, la bague de blocage (700) comprenant des dents de blocage axiales orientées vers l'amont (710), agencées pour bloquer la position tangentielle de la bague externe (500) par rapport à la bague de verrouillage (600).
- 19.Ensemble selon la revendication 18, la bague externe de palier (500) comprenant sur sa face aval des dents d'engagement axiales saillantes vers l'aval (520), chaque dent de blocage axiale (710) de la bague annulaire de blocage (700) étant insérée entre une dent de verrouillage radiale intérieure (610) de la bague de verrouillage (600) et une dent d'engagement axiale saillante vers l'aval (520) de la bague externe (500).
- 20. Ensemble selon l'une des revendications 18 à 19, comprenant un écrou (800) de verrouillage axial en butée axiale sur la face aval de la bague de blocage (700).
- 21. Moteur à turbine à gaz comprenant un tourillon selon l'une des revendications 1 à 6.30
- 22. Moteur à turbine à gaz comprenant un ensemble selon l'une des revendications 7 à 20.
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