FR3026775A1

FR3026775A1 - Roue conique de renvoi pour une turbomachine d'aeronef

Info

Publication number: FR3026775A1
Application number: FR1459528A
Authority: FR
Inventors: Augustin Curlier
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2014-10-03
Filing date: 2014-10-03
Publication date: 2016-04-08
Anticipated expiration: 2034-10-03
Also published as: FR3026775B1

Abstract

Roue conique (36) de renvoi pour une turbomachine, comportant une paroi annulaire (36b) de support d'une denture externe (36c) conique, caractérisée en ce que ladite paroi de support est configurée pour être déformable plastiquement en direction radiale lorsque des efforts radiaux supérieurs à un certain seuil sont appliqués à ladite roue, ladite paroi de support comprenant de préférence une rangée annulaire d'orifices (66) traversants.

Description

Roue conique de renvoi pour une turbomachine d'aéronef DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne une roue conique de renvoi pour une turbomachine, en particulier d'aéronef. ETAT DE L'ART Une turbomachine comprend un moteur comportant au moins un arbre s'étendant le long de l'axe longitudinal de la turbomachine. Dans le cas d'une turbomachine à double corps tels qu'un corps basse pression (BP) et un corps haute pression (HP), le moteur comprend deux arbres, respectivement BP et HP, qui sont tubulaires et montés l'un à l'intérieur de l'autre. On a déjà proposé d'entraîner un équipement de la turbomachine au moyen d'un arbre de renvoi sensiblement radial (par rapport à l'axe longitudinal de la turbomachine). C'est notamment le cas lorsque l'équipement est monté dans une nacelle qui entoure le moteur de la turbomachine. L'arbre de renvoi transmet une puissance mécanique entre un arbre de la turbomachine et un équipement qui est par exemple une boîte d'accessoires, aussi appelée AGB qui est l'acronyme de l'expression anglaise Accessory Gear Box. L'arbre de renvoi est entraîné en rotation par l'intermédiaire d'un jeu de pignons ou roues coniques. Une roue conique de renvoi est solidaire en rotation d'un arbre de la turbomachine et est engrainée avec une roue ou un pignon conique qui est monté sur une extrémité radialement interne de l'arbre de renvoi. La demande EP-A1-1 813 792 de la demanderesse décrit des pignons ou roues coniques de ce type. Dans la technique actuelle, la roue de renvoi comporte une paroi annulaire de support d'une denture externe conique engrenée avec le pignon de l'arbre de renvoi. La roue de renvoi a une raideur en torsion relativement importante pour transmettre un couple de rotation. Elle a également une raideur radiale relativement importante, ce qui peut être problématique. En effet, dans le cas, heureusement peu probable, de rupture et de perte d'une aube de soufflante de la turbomachine, des efforts importants peuvent être appliqués à l'arbre (en particulier BP) sur lequel est montée la roue de renvoi. Dans le cas où la turbomachine serait équipée de moyens fusibles destinés à se rompre dans un tel cas, pour découpler l'arbre du reste du moteur et ainsi limiter les transmissions d'efforts de balourd à la structure, il serait possible que la roue de renvoi gêne le fonctionnement de ces moyens fusibles de découplage. La roue de renvoi, du fait de sa rigidité radiale, pourrait en effet transmettre des efforts radiaux de l'arbre à d'autres pièces du moteur, ce qui serait problématique. La présente invention propose une solution simple, efficace et économique à ce problème. EXPOSE DE L'INVENTION L'invention propose à cet effet une roue conique de renvoi pour une turbomachine, comportant une paroi annulaire de support d'une denture externe conique, caractérisée en ce que ladite paroi de support est configurée pour être déformable plastiquement en direction radiale lorsque des efforts radiaux supérieurs à un certain seuil sont appliqués à ladite roue, ladite paroi de support comprenant de préférence une rangée annulaire d'orifices traversants. Selon l'invention, en cas d'efforts radiaux importants appliqués à la roue, celle-ci se déforme plastiquement ce qui limite voire empêche la transmission de ces efforts à d'autres pièces de la turbomachine. Cette déformation de la roue permet de limiter les dégradations dans le moteur de la turbomachine. La roue selon l'invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : - ladite paroi de support a une orientation sensiblement radiale ou tronconique, - ladite paroi de support comprend une rangée annulaire d'orifices traversants, - lesdits orifices sont régulièrement répartis autour d'un axe de révolution de la roue, - chacun desdits orifices a une forme sensiblement de parallélogramme, - lesdits orifices sont séparés les uns des autres par des colonnettes qui sont inclinées par rapport à des axes radiaux à un axe de révolution de la roue, - la paroi de support est reliée par sa périphérie interne à une paroi cylindrique comportant des cannelures internes. La présente invention concerne également un système de transmission pour une turbomachine, comprenant un palier à roulement dont une bague interne est montée sur un manchon sensiblement cylindrique, une roue conique telle que décrite ci-dessus étant montée sur ledit manchon et étant serré axialement contre ladite bague interne au moyen d'un écrou vissé sur ledit manchon. Le palier à roulement peut comprendre une bague externe reliée à une bride annulaire de fixation. La présente invention concerne encore une turbomachine d'aéronef, comportant un moteur comprenant au moins un arbre s'étendant le long de l'axe longitudinal de la turbomachine, ledit arbre entraînant en rotation une roue conique de renvoi ou un manchon d'un système de transmission tel que décrit ci-dessus, la roue conique étant engrainée avec un pignon d'un arbre de renvoi sensiblement radial, pour l'entraînement d'au moins un équipement de la turbomachine. La turbomachine peut comprendre deux arbres, respectivement basse pression et haute pression, s'étendant le long de l'axe longitudinal de la turbomachine, ladite roue conique étant entraînée par ledit arbre basse pression.

DESCRIPTION DES FIGURES 3026 775 4 L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : 5 - la figure 1 est une demi vue schématique partielle en coupe longitudinale d'une turbomachine, - la figure 2 est une vue à plus grand échelle d'une partie de la figure 1, - la figure 3 est une vue schématique en perspective et en coupe axiale d'un système de transmission de la turbomachine de la figure 1, équipé 10 d'une roue de renvoi selon l'invention, - la figure 4 est une vue schématique de la roue de renvoi de la figure 3, et - la figure 5 est une autre vue schématique en perspective de la roue de renvoi de la figure 3, qui a subi une déformation plastique. DESCRIPTION DETAILLEE 15 La figure 1 est une vue schématique partielle d'une turbomachine 10 d'aéronef, telle qu'un turboréacteur à double corps à savoir un corps basse pression (BP) et un corps haute pression (HP). Une turbomachine 10 de ce type comprend d'amont en aval, dans le sens d'écoulement des gaz, une soufflante, un compresseur basse BP, un 20 compresseur HP, une chambre de combustion, une turbine HP, une turbine BP et une tuyère d'éjection des gaz de combustion. Les rotors du compresseur BP et de la turbine BP sont solidaires en rotation et liés entre eux au moyen d'un arbre BP 12 qui s'étend le long de l'axe longitudinal A de la turbomachine. Les rotors du compresseur HP et 25 de la turbine HP sont solidaires en rotation et liés entre eux au moyen d'un arbre HP 14 qui s'étend le long de l'axe A. Les arbres 12, 14 sont tubulaires et engagés l'un à l'intérieur de l'autre, l'arbre HP 14 de plus grand diamètre s'étendant autour de l'arbre BP 12 de plus petit diamètre. La soufflante comprend un rotor qui est relié à un arbre 16 entraîné 30 par l'arbre BP 12. L'arbre de soufflante 16 comprend une partie d'extrémité aval qui entoure une partie d'extrémité amont de l'arbre BP 12 et qui est rendue solidaire en rotation de cet arbre par un jeu de cannelures 18. Les arbres de la turbomachine sont centrés et guidés en rotation au moyen de paliers 20, 22 à roulement. Chaque palier 20, 22 comprend une bague interne et une bague externe qui définissent entre elles un chemin de roulement de billes ou rouleaux. La bague interne de chaque palier est montée sur l'arbre et sa bague externe est fixée à un support de palier 24, 26 de forme annulaire, qui est lui-même fixé à un stator de la turbomachine. Dans l'exemple représenté, le palier 20 est un palier de butée à billes et le palier 22 est un palier à rouleaux. La bague externe du palier 22 est ici fixée par une série de vis axiales 28 fusibles à la périphérie interne du support de palier 16 dont la périphérie externe est fixée par une autre série de vis axiales 30 fusibles au stator de la turbomachine (cf. figure 2). Les vis fusibles 28 forment un premier moyen de découplage et les vis fusibles 30 forment un second moyen de découplage. Chaque moyen de découplage est destiné à se rompre lorsqu'il est soumis à des efforts supérieurs à un certain seuil prédéterminé. La bague externe du palier 22 est séparée par un jeu radial (non visible en figure 2) de la périphérie interne du support de palier 26. Lorsque des efforts trop importants sont soumis aux vis 28, ils se rompent du fait des forces qu'ils subissent en cisaillement, ce qui autorise un léger débattement radial du palier 22 vis-à-vis du support de palier 26, du fait du jeu précité. De plus, lorsque ces efforts entraînent une rupture des vis 30, le support de palier 26 est désolidarisé du stator et peut se déplacer axialement. Les efforts qui peuvent entraîner de telles conséquences sont par exemple provoqués par la rupture et la perte d'une aube de soufflante, qui est un événement heureusement peu fréquent. Comme cela est visible en figure 1, la turbomachine 10 est équipée d'un arbre de renvoi 32 qui s'étend sensiblement radialement par rapport à l'axe A, qui est un axe de révolution du support 26, l'arbre de renvoi 32 étant utilisé pour prélever de la puissance sur l'un des arbres afin d'entraîner un équipement de la turbomachine, tel qu'un AGB. L'arbre 32 peut s'étendre à l'intérieur d'un bras creux d'un carter intermédiaire de la turbomachine, disposé entre les compresseurs BP et HP.

L'extrémité radialement externe de l'arbre 32 peut être située dans une nacelle de la turbomachine, qui entoure le moteur et sert de compartiment de montage de plusieurs équipements dont l'AGB. L'extrémité radialement interne de l'arbre 32, visible en figure 1, est équipée d'un pignon ou d'une roue conique 34 qui est engrené avec un pignon ou une roue conique 36 de renvoi. La roue de renvoi 36 est ici solidaire en rotation de l'arbre BP 14 et est montée sur cet arbre par l'intermédiaire d'un système de transmission 38 mieux visible en figure 3. Ce système de transmission 38 est optionnel, d'autres systèmes ou types de montage étant envisageables. La combinaison de ce système avec la roue de renvoi 36 présente toutefois une certaine synergie qui sera décrite plus en détail dans ce qui suit et qui est particulièrement utile dans le cas particulier représenté en figure 1 où le prélèvement de puissance se fait sur l'arbre BP, le palier le plus en amont étant à billes et celui le plus proche de la roue 36 étant à rouleaux.

Dans la figure 3, les références 40 et 42 désignent respectivement les bagues interne et externe du palier 22 dont les rouleaux ne sont pas représentés. La bague interne 40 est ici montée sur l'extrémité aval de l'arbre de soufflante 16 et est serrée axialement contre un épaulement annulaire de cet arbre au moyen d'un écrou 44 qui est vissé depuis l'aval sur l'arbre 16 et prend appui axialement sur la bague 40 (figure 1). La bague 40 comprend un prolongement cylindrique 46 vers l'aval qui s'étend au-dessus de l'écrou 44 et qui comprend des cannelures rectilignes externes 48. La bague externe 42 comprend une bride annulaire externe 50 qui est appliquée sur une face radiale amont d'une bride annulaire interne du support de palier 26.

Le système de transmission 38 comprend un palier à roulement 52 ici à billes dont la bague externe 56 est fixée au support de palier 26 et dont la bague interne 54 est montée sur un manchon 55 qui est lui-même monté sur le prolongement 46 de la bague 40.

Le manchon 55 comprend des cannelures rectilignes internes 58 qui sont complémentaires des cannelures 48, et est monté sur le prolongement 46 par translation axiale depuis l'aval. Le manchon 55 s'étend au-delà de l'extrémité aval du prolongement 46 de la bague 40. La bague interne 54 est en appui axial vers l'amont sur un rebord annulaire externe 57 situé à l'extrémité amont du manchon 55. La bague externe 56 comprend une bride annulaire externe 62 qui est appliquée sur une face radiale aval de la bride annulaire interne du support de palier 26. La bride du support de palier 26 est ainsi serrée entre les brides 50, 62 et fixée à ces brides au moyen des vis fusibles 28 précitées. La roue 36 selon l'invention est montée sur le manchon 55 et est fixée au moyen d'un écrou 64 qui est vissé depuis l'aval sur l'extrémité aval du manchon 55 et qui prend appui axialement sur la roue 36 pour la maintenir serrée contre la bague interne 54 du palier 52, qui est elle-même sollicitée par cet écrou 64 contre le rebord annulaire 57 du manchon. La roue 36 comprend essentiellement trois parties : une paroi radialement interne 36a sensiblement cylindrique, une paroi de support 36b sensiblement radiale, et une denture externe conique 36c. La paroi 36a comprend des cannelures rectilignes internes 65 engagées dans des cannelures rectilignes externes de forme complémentaire du manchon 55. La paroi 36b s'étend radialement vers l'extérieur depuis l'extrémité amont de la paroi 36a et comprend, dans l'exemple représenté, une rangée annulaire d'orifices 66 traversants. Les orifices 66 sont disposés entre deux bandes annulaires de matière, respectivement radialement interne et externe, de la paroi 36b, et sont séparés les uns des autres par des colonnettes 68. Chaque colonnette 68 s'étend entre deux orifices 66 adjacents et est inclinée par rapport à un axe radial ou un plan passant par l'axe A, d'un angle compris entre 20 et 50° environ. Chaque orifice 66 a une forme générale de parallélogramme. La roue 36 est conçue pour se déplacer en rotation dans le sens de la flèche de la figure 5. Les colonnettes 68 s'étendent radialement de l'intérieur vers l'extérieur dans le sens de cette flèche. La présence des orifices 66 dans la paroi 36b permet de l'affaiblir et de diminuer sa résistance aux efforts radiaux. Les colonnettes 68 sont avantageusement disposées et orientées de sorte que la rigidité en torsion de la paroi 36b et de la roue 36 ne soit pas affectée par la présence des orifices 66. Sa rigidité radiale est toutefois diminuée de façon à ce que, lorsque des efforts radiaux supérieurs à un certain seuil, correspondant par exemple au cas précité de perte d'une aube de soufflante, apparaissent, la roue se déforme plastiquement par écrasement radial local de sa paroi 36b, comme cela est visible en figure 5. La paroi 36a et la denture 36c sont alors désaxées. En effet, la liaison glissante formée par les cannelures 48, 58 offre une liberté axiale totale et ne perturbe pas le fonctionnement du moyen de découplage axial (vis fusibles 30). L'effet sur le moyen de découplage radial (vis fusibles 28) est cependant plus problématique. Il faut pouvoir garantir que le chemin d'effort neutralisé grâce à ce découplage n'est pas remplacé par un autre passant soit par le palier 52, soit par la roue conique 36. Le palier 52 bénéficie lui aussi de l'effet des vis fusibles 30 en cisaillement et ne doit pas transmettre d'effort au support palier 26 en cas de perte d'aube. La roue 36 selon l'invention ne risque pas de transmettre des efforts radiaux car elle est maintenant conçue pour se déformer plastiquement dès qu'elle est soumise à ce type d'efforts.

Claims

REVENDICATIONS1. Roue conique (36) de renvoi pour une turbomachine (10), comportant une paroi annulaire (36b) de support d'une denture externe (36c) conique, caractérisée en ce que ladite paroi de support est configurée pour être déformable plastiquement en direction radiale lorsque des efforts radiaux supérieurs à un certain seuil sont appliqués à ladite roue, ladite paroi de support comprenant de préférence une rangée annulaire d'orifices (66) traversants.
2. Roue conique (36) selon la revendication 1, dans laquelle la paroi de support (36b) est reliée par sa périphérie interne à une paroi cylindrique (36a) comportant des cannelures internes.
3. Roue conique (36) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle ladite paroi de support (36b) a une orientation sensiblement radiale ou tronconique.
4. Roue conique (36) selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle lesdits orifices (66) sont régulièrement répartis autour d'un axe (A) de révolution de la roue.
5. Roue conique (36) selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle chacun desdits orifices (66) a une forme sensiblement de parallélogramme.
6. Roue conique (36) selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle lesdits orifices (66) sont séparés les uns des autres par des colonnettes (68) qui sont inclinées par rapport à des axes radiaux à un axe (A) de révolution de la roue.
7. Système de transmission (38) pour une turbomachine (10), comprenant un palier à roulement (52) dont une bague interne (54) est montée sur un manchon (55) sensiblement cylindrique, une roue conique (36) selon l'une des revendications précédentes étant montée sur ledit manchon et étant serrée axialement contre ladite bague interne au moyen d'un écrou (64) vissé sur ledit manchon.
8. Système de transmission (38) selon la revendication précédente, dans lequel le palier à roulement (52) comprend une bague externe (56) reliée à une bride annulaire de fixation (62).
9. Turbomachine (10) d'aéronef, comportant un moteur comprenant au moins un arbre (12, 14) s'étendant le long de l'axe longitudinal (A) de la turbomachine, ledit arbre entraînant en rotation une roue conique (36) de renvoi selon l'une des revendications 1 à 6 ou un manchon d'un système de transmission selon l'une des revendications 7 ou 8, la roue conique étant engrainée avec un pignon (34) d'un arbre de renvoi (32) sensiblement radial, pour l'entraînement d'au moins un équipement de la turbomachine.
10. Turbomachine (10) selon la revendication précédente, dans laquelle elle comprend deux arbres (12, 14), respectivement basse pression et haute pression, s'étendant le long de l'axe longitudinal (A) de la turbomachine, ladite roue conique (36) étant entraînée par ledit arbre basse pression.