EP2452050B1 - Agencement de deshuileur - Google Patents

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EP2452050B1
EP2452050B1 EP10729924.0A EP10729924A EP2452050B1 EP 2452050 B1 EP2452050 B1 EP 2452050B1 EP 10729924 A EP10729924 A EP 10729924A EP 2452050 B1 EP2452050 B1 EP 2452050B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sleeve
hub
shaft
flange
cover
Prior art date
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Active
Application number
EP10729924.0A
Other languages
German (de)
English (en)
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EP2452050A1 (fr
Inventor
Olivier Belmonte
Muriel Jane Sylvie Borzakian
Lionel René Henri WELLER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Safran Aircraft Engines SAS
Original Assignee
Safran Aircraft Engines SAS
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Publication date
Family has litigation
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Application filed by Safran Aircraft Engines SAS filed Critical Safran Aircraft Engines SAS
Publication of EP2452050A1 publication Critical patent/EP2452050A1/fr
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/18—Lubricating arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M13/00—Crankcase ventilating or breathing
    • F01M13/04—Crankcase ventilating or breathing having means for purifying air before leaving crankcase, e.g. removing oil
    • F01M2013/0422—Separating oil and gas with a centrifuge device
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/60—Fluid transfer
    • F05D2260/602—Drainage

Definitions

  • the subject of the invention is a de-oiler arrangement, located at the end of the turbine shaft of a turbomachine.
  • Such a de-oiler (of which we can find the description of a model in the document EP 0 780 546 A ) is placed at the outlet of a flow of air maintained in the machine to transport the oil which lubricates bearings or other parts, in order to separate the air from the oil dispersed therein in fog before reject the air to the outside, and return the oil to the inlet of the lubrication device.
  • the recovery of the oil avoids pollution from the outside, the drying of the lubrication circuit or even fires by depositing on hot external parts.
  • the model considered here of the de-oiler comprises three main parts: a hub for mounting and positioning the de-oiler on a vent shaft, concentric with the turbine shaft and protruding from the rear of the the machine, and extending in front of the end of the turbine shaft; a cover defining a housing with the hub; and a filter, possibly a honeycomb network, contained in the housing, retained by the cover and responsible for the separation of air and oil, which is deposited on the walls of the honeycomb when the vent shaft rotates the de-oiler.
  • the cover and a closing flange of the housing are provided with circular hubs for successively threading them on the vent shaft.
  • the cover is retained axially both by pins passing through its hub and the vent shaft, and by abutment faces belonging to the turbine shaft and the closure flange.
  • the closure flange seems retained axially by a nut screwed onto the vent shaft. The arrangement is complicated.
  • the subject of the invention is an improved de-oiler arrangement, also lightened compared to the bolted de-oiler, more easily removable than the welded de-oiler, and also offers a very good cohesion between the hub and the lid, while allowing simple mounting on the vent shaft.
  • the invention relates to a de-oiler arrangement
  • a de-oiler arrangement comprising a turbine shaft, a vent shaft surrounded by the turbine shaft, the de-oiler comprising a sleeve hub mounted on the drive shaft. in the open air and with a hub flange extending outside the sleeve, and a cylindrical cover and spacer flange cover surrounding the sleeve, the hub flange comprising a flange in which the spacer is engaged by one end, characterized in that the cover flange is engaged on the sleeve, the sleeve is retained in a direction of elongation of the shafts by a member of the vent shaft and an element of the turbine shaft, and the cover flange is retained in the direction of elongation of the shafts between a first abutment face belonging to the sleeve and a second abutment face belonging to either the sleeve or the turbine shaft.
  • the cover is retained by the abutment faces, excluding any means of attachment. Significant relief is obtained as well.
  • the lid is no longer mounted on the vent shaft after the hub, but on the hub: the vent shaft carries the means for abutting only one of the two elements of the de-oiler and is therefore simplified; by being retained on the hub by its two opposite ends, the lid is assembled with a much better cohesion hub; finally, it is easy to arrange the sleeve of the hub to make it carry one of the abutment faces of the flange cover, or both.
  • the first abutment face may be constituted by a cleat of the sleeve; the second abutment face, by one end of the turbine shaft, or, perhaps better, by a ring engaged on the sleeve.
  • the arrangement comprises a de-oiler 4, a shaft 1 for venting, a turbine shaft 2 concentric with the preceding and surrounding it; the shafts 1 and 2 extend in a longitudinal direction of the machine to which they belong, the vent shaft 1 protruding beyond one end 3 of the turbine shaft 2 towards the back of the machine.
  • the de-oiler 4 comprises a hub 5 consisting essentially of a cylindrical sleeve 16, mounted on the vent shaft 1 and abutting a shoulder 15 of the turbine shaft 2, and a hub flange 6, flat, perpendicular to the shafts 1 and 2 and extending outside the sleeve 16 being integral with it.
  • the de-oiler 4 also comprises a cover 8, defining with the hub 5 a housing 9 in which a filter 10 is contained.
  • the housing 9 is delimited by the sleeve 16, the hub flange 6, a lid flange 11 parallel to the previous one, and a spacer 12 belonging to the lid 8, cylindrical and surrounding the sleeve 16 in a concentric state to itself and to the shaft
  • the spacer 12 is integral with the cover flange 11.
  • One end of the spacer 12 opposite the cover flange 11 extends under a flange 13 of the hub flange 6.
  • the cover 8 is held axially by a double stop of the cover flange 11 against a cleat 14 standing on the hub 5 by its inner face to the housing 9 and towards the rear of the machine, and against the end 3 of the turbine shaft 2 by its outer face and forward.
  • a longitudinal clearance is however provided, especially in order not to compress the spacer 12 thin, perforated and subjected to significant centrifugal forces in use.
  • This double-stop arrangement makes it possible to retain the cover 8 without any means of attachment other than nesting parts. It is obtained by placing the hub flange 6 at the back of the sleeve 16, unlike the coin designs. It is obtained by placing the usual hub flange 6, including that of the previous patent, where this flange is adjacent to the end 3.
  • the cohesion of the assembly is improved by the radial nesting of the cover 8 in the hub 5, the cover flange 11 being engaged around the sleeve 16 and the flange 13 surrounding the spacer 12 to the other opposite end of the lid 8.
  • the lid 8 is completely separated from the vent shaft 1.
  • the vent shaft 1, the hub 5 and the spacer 12 are perforated to allow a centripetal flow of air through the de-oiler 4.
  • the filter 10 is a honeycomb network whose channels are oriented radially; its function is to collect the oil in suspension in the flow by depositing on the walls of the honeycomb and to push it outwards thanks to the centrifugal forces caused by the rotation of the de-oiler 4, and thus let pass only a perfectly dry air, having completed its centripetal movement, in the venting shaft 1.
  • Other details of the environment of the de-oiler which are however not part of the invention, can be found in the document EP 0 780 546 A .
  • Other fillings, such as marbles, have been employed and may still be suitable.
  • the hub flange, now referenced by 6 ', and the lid, now referenced by 8' are however interchanged along the de-oiler 4 while maintaining the same form: the hub flange 6 'is now adjacent to the end 3, and the lid flange, now 11', is at the front of the de-oiler.
  • the spacer 12 is not only thin but perforated to allow the flow of the oil by centrifugation and therefore consists of a group of straps 19 along its circumference between the flange of the hub 6 or 6 'and the flange of lid 11 or 11 '. These straps 19 are subject to significant bending due to centrifugal forces, which is likely to create stress concentrations at where they are connected to the lid flange 11 or 11 '.
  • the cover flange 11 or 11 ' with an edge 20 at its outer circumference, where the cover flange 11 or 11' is connected to the spacer 12, which protrudes the opposite side to the spacer 12, that is to say toward the front of the machine in the production of Figures 1 and 2 and backwards in achieving the Figures 3 and 4 while extending the spacer 12.
  • the overhang of the rim 20 combined with the centrifugal forces it undergoes bending the end of the lid flange 11 or 11 'which helps to balance the one is subjected to the spacer 12 and thus reduces the stress concentrations at its outer edge.

Description

  • Le sujet de l'invention est un agencement de déshuileur, situé au bout de l'arbre de turbine d'une turbomachine.
  • Un tel déshuileur (dont on peut trouver la description d'un modèle dans le document EP 0 780 546 A ) est placé à la sortie d'un écoulement d'air entretenu dans la machine pour transporter l'huile qui lubrifie des paliers ou d'autres pièces, afin de séparer l'air de l'huile qui y est dispersée en brouillard avant de rejeter l'air vers l'extérieur, et de renvoyer l'huile vers l'entrée du dispositif de lubrification. La récupération de l'huile évite les pollutions de l'extérieur, l'assèchement du circuit de lubrification ou même des incendies par dépôt sur des pièces extérieures brûlantes. Le modèle considéré ici du déshuileur comprend trois parties principales: un moyeu servant au montage et à la mise en position du déshuileur sur un arbre de mise à l'air libre, concentrique à l'arbre de turbine et en dépassant à l'arrière de la machine, et s'étendant devant l'extrémité de l'arbre de turbine; un couvercle délimitant un logement avec le moyeu; et un filtre, pouvant être un réseau de nid d'abeille, contenu dans le logement, retenu par le couvercle et responsable de la séparation de l'air et de l'huile, qui se dépose sur les parois du nid d'abeille quand l'arbre de mise à l'air libre fait tourner le déshuileur.
  • Dans le document EP 0 780 546 A , le couvercle est boulonné au moyeu pour le retenir en place, mais l'utilisation de boulons alourdit l'ensemble et complique le montage. Une autre solution est de souder le couvercle au moyeu. Cette solution offre l'inconvénient que ledit couvercle n'est plus démontable.
  • Dans le document FR 2 696 655 A , le couvercle et un flasque de fermeture du logement sont munis de moyeux circulaires permettant de les enfiler successivement sur l'arbre de mise à l'air libre. Le couvercle est retenu axialement à la fois par des pions traversant son moyeu et l'arbre de mise à l'air libre, et par des faces de butée appartenant à l'arbre de turbine et au flasque de fermeture. Le flasque de fermeture semble retenu axialement par un écrou vissé sur l'arbre de mise à l'air libre. L'agencement est compliqué.
  • Et dans le document FR 2 299 898 A , le moyeu et le couvercle sont retenus axialement sur l'arbre de mise à l'air libre entre des faces de butée appartenant à un roulement et à un écrou. De plus, le couvercle bute contre un épaulement conique de l'arbre. Ici encore l'agencement est compliqué, l'arbre de mise à l'air libre devant assurer la mise en butée séparée des deux éléments du déshuileur et être façonné en conséquence.
  • Le sujet de l'invention est un agencement de déshuileur amélioré, lui aussi allégé par rapport au déshuileur boulonné, plus facilement démontable que le déshuileur soudé, et aussi qui offre une très bonne cohésion entre le moyeu et le couvercle, tout en permettant un montage simple sur l'arbre de mise à l'air libre.
  • Sous une forme générale, l'invention concerne un agencement de déshuileur comprenant un arbre de turbine, un arbre de mise à l'air libre entouré par l'arbre de turbine, le déshuileur comprenant un moyeu à manchon monté sur l'arbre de mise à l'air libre et à flasque de moyeu s'étendant à l'extérieur du manchon, et un couvercle à flasque de couvercle et à entretoise de forme cylindrique entourant le manchon, le flasque de moyeu comprenant un rebord dans lequel l'entretoise est engagée par une extrémité, caractérisé en ce que le flasque de couvercle est engagé sur le manchon, le manchon est retenu dans une direction d'allongement des arbres par un élément de l'arbre de mise à l'air libre et un élément de l'arbre de turbine, et le flasque de couvercle est retenu dans la direction d'allongement des arbres entre une première face de butée appartenant au manchon et une seconde face de butée appartenant soit au manchon, soit à l'arbre de turbine.
  • Le couvercle est retenu par les faces de butée, à l'exclusion de tout moyen de fixation. Un allégement important est obtenu ainsi.
  • Une autre originalité importante de l'invention est que le couvercle n'est plus monté sur l'arbre de mise à l'air libre à la suite du moyeu, mais sur le moyeu : l'arbre de mise à l'air libre porte les moyens de mise en butée d'un seul des deux éléments du déshuileur et est donc simplifié ; en étant retenu sur le moyeu par ses deux extrémités opposées, le couvercle est assemblé avec une cohésion bien meilleure au moyeu ; enfin, il est facile d'aménager le manchon du moyeu pour lui faire porter une des faces de butée du flasque du couvercle, ou les deux.
  • La première face de butée peut être constituée par un taquet du manchon ; la seconde face de butée, par une extrémité de l'arbre de turbine, ou, peut-être mieux, par un anneau engagé sur le manchon.
  • Un autre aspect de l'invention est le déshuileur lui-même possédant les caractéristiques susdites, indépendamment de sa position de montage, selon la revendication 1. L'invention sera maintenant décrite au moyen des figures suivantes:
    • les figures 1 et 2 représentent une première réalisation de l'invention, en perspective et en coupe longitudinale respectivement;
    • et les figures 3 et 4 sont analogues aux figures 1 et 2, pour une deuxième réalisation de l'invention.
  • On se reporte d'abord aux figures 1 et 2. L'agencement comprend un déshuileur 4, un arbre 1 de mise à l'air libre, un arbre de turbine 2 concentrique au précédent et l'entourant; les arbres 1 et 2 s'étendent dans une direction longitudinale de la machine à laquelle ils appartiennent, l'arbre de mise à l'air libre 1 dépassant au-delà d'une extrémité 3 de l'arbre de turbine 2 vers l'arrière de la machine. Le déshuileur 4 comprend un moyeu 5 composé essentiellement d'un manchon 16 cylindrique, monté sur l'arbre de mise à l'air libre 1 et en butée sur un épaulement 15 de l'arbre de turbine 2, et d'un flasque de moyeu 6, plat, perpendiculaire aux arbres 1 et 2 et s'étendant à l'extérieur du manchon 16 en étant monobloc avec lui. Un écrou de serrage 7 vissé sur l'arbre de mise à l'air libre 1 maintient le moyeu 5 en butée contre l'épaulement 15. Le déshuileur 4 comprend encore un couvercle 8, délimitant avec le moyeu 5 un logement 9 dans lequel un filtre 10 est contenu. Le logement 9 est délimité par le manchon 16, le flasque de moyeu 6, un flasque de couvercle 11 parallèle au précédent, et une entretoise 12 appartenant au couvercle 8, cylindrique et entourant le manchon 16 en état concentrique à lui et à l'arbre de mise à l'air libre 1. L'entretoise 12 est monobloc avec le flasque de couvercle 11. Une extrémité de l'entretoise 12 opposée au flasque de couvercle 11 s'étend sous un rebord 13 du flasque de moyeu 6.
  • Le couvercle 8 est retenu axialement par une double butée du flasque de couvercle 11 : contre un taquet 14 se dressant sur le moyeu 5 par sa face interne au logement 9 et vers l'arrière de la machine, et contre l'extrémité 3 de l'arbre de turbine 2 par sa face externe et vers l'avant. Un jeu longitudinal est toutefois prévu, surtout afin de ne pas comprimer l'entretoise 12 mince, ajourée et soumise à des forces centrifuges importantes en service. Cet agencement à double butée permet de retenir le couvercle 8 sans aucun moyen de fixation autre que l'imbrication de pièces. Il est obtenu en plaçant le flasque de moyeu 6 à l'arrière du manchon 16, contrairement aux conceptions pièces. Il est obtenu en plaçant le flasque de moyeu 6 usuelles dont celle du brevet antérieur, où ce flasque est adjacent à l'extrémité 3. La cohésion du montage est améliorée par l'imbrication radiale du couvercle 8 dans le moyeu 5, le flasque de couvercle 11 étant engagé autour du manchon 16 et le rebord 13 entourant l'entretoise 12 à l'autre extrémité opposée du couvercle 8. Le couvercle 8 est complètement séparé de l'arbre de mise à l'air libre 1.
  • L'arbre de mise à l'air libre 1, le moyeu 5 et l'entretoise 12 sont ajourés pour permettre un écoulement centripète d'air à travers le déshuileur 4. Le filtre 10 est un réseau de nid d'abeille dont les canaux sont orientés radialement; il a pour fonction de recueillir l'huile en suspension dans l'écoulement par dépôt sur les parois du nid d'abeille et de la refouler vers l'extérieur grâce aux forces centrifuges suscitées par la rotation du déshuileur 4, et de laisser donc passer seulement un air parfaitement sec, ayant achevé son mouvement centripète, dans l'arbre de mise à l'air libre 1. D'autres détails de l'environnement du déshuileur, qui ne font cependant pas partie de l'invention, pourront être trouvés dans le document EP 0 780 546 A . D'autres garnitures, telles des billes, ont été employées et pourraient encore convenir.
  • On passe maintenant aux commentaires des figures 3 et 4.
  • Un certain nombre d'éléments sont semblables à ceux de la réalisation précédente et portent les mêmes numéros ; le flasque de moyeu, maintenant référencé par 6', et le couvercle, maintenant référencé par 8', sont toutefois intervertis le long du déshuileur 4 tout en conservant la même forme : le flasque de moyeu 6' est maintenant adjacent à l'extrémité 3, et le flasque de couvercle, maintenant 11', est à l'avant du déshuileur.
  • Le taquet, maintenant 14', subsiste tout en étant à l'avant du moyeu 5, et il bute encore contre la face interne du flasque de couvercle 11'. Un anneau élastique 17 est ajouté dans une rainure 18 devant la face externe du flasque de couvercle 11', et bute contre cette face externe, de sorte que le couvercle 11' est retenu encore sans fixation rigide au moyeu 5. Les avantages de légèreté et de facilité de montage du déshuileur sont encore obtenus dans ce mode de réalisation qui reprend les caractéristiques essentielles du précédent : un montage du couvercle sur le moyeu, et par une double butée et une imbrication de pièces, sans fixation rigide au moyeu par un élément de liaison.
  • Les mêmes commentaires s'appliquent. Ce mode de réalisation, où le couvercle 11' est assemblé exclusivement au moyeu 5, est de conception encore plus simple que le précédent.
  • Un perfectionnement, commun aux deux modes de réalisation décrits ici, doit encore être mentionné. L'entretoise 12 est non seulement mince mais ajourée pour permettre l'écoulement de l'huile par centrifugation et se compose donc d'un groupe de bretelles 19 le long de sa circonférence entre le flasque du moyeu 6 ou 6' et le flasque de couvercle 11 ou 11'. Ces bretelles 19 sont sujettes à une flexion importante due aux forces centrifuges, qui est susceptible de créer des concentrations de contrainte à l'endroit où elles se raccordent au flasque de couvercle 11 ou 11'. Pour obvier à cet inconvénient, il est avantageux de pourvoir le flasque de couvercle 11 ou 11' d'une bordure 20 à sa circonférence extérieure, là où le flasque de couvercle 11 ou 11' se raccorde à l'entretoise 12, qui fait saillie du côté opposé à l'entretoise 12, c'est-à-dire vers l'avant de la machine dans la réalisation des figures 1 et 2 et vers l'arrière dans la réalisation des figures 3 et 4, tout en prolongeant l'entretoise 12. Le porte-à-faux de la bordure 20 combiné aux forces centrifuges qu'elle subit produit une flexion de l'extrémité du flasque de couvercle 11 ou 11' qui contribue à équilibrer celui qu'il subit de l'entretoise 12 et réduit donc les concentrations de contrainte à son bord extérieur.

Claims (6)

  1. Déshuileur de turbomachine comprenant un moyeu (5) à manchon (16) de forme cylindrique à monter sur un arbre de la turbomachine et à flasque de moyeu (6) s'étendant à l'extérieur du manchon (16), et un couvercle (8, 8') à flasque de couvercle (11, 11') et à entretoise (12) de forme cylindrique entourant le manchon (16), caractérisé en ce que le flasque de moyeu comprend un rebord (13) dans lequel l'entretoise est engagée par une extrémité, et le flasque de couvercle (11, 11') est engagé autour du manchon et retenu dans une direction d'allongement de l'arbre par une première face de butée appartenant au manchon, et sans aucun élément de fixation au moyeu.
  2. Déshuileur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la première face de butée est formée par un taquet (14, 14') du manchon (16).
  3. Déshuileur suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le flasque de couvercle (11, 11') comporte une bordure saillante (20), opposée à l'entretoise (12) et la prolongeant.
  4. Agencement de déshuileur (4, 4') comprenant un arbre de turbine (2), un arbre de mise à l'air libre (1) entouré par l'arbre de turbine, caractérisé en ce qu'il comporte le déshuileur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, le manchon (16) du moyeu (5) est monté sur l'arbre de mise à l'air libre, le manchon est retenu dans une direction d'allongement des arbres par un élément (7) de l'arbre de mise à l'air libre et un élément (15) de l'arbre de turbine, et le flasque de couvercle (11, 11') est retenu dans la direction d'allongement des arbres entre la première face de butée appartenant au manchon et une seconde face de butée assujettie soit au manchon, soit à l'arbre de turbine.
  5. Agencement de déshuileur suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la seconde face de butée appartient à un anneau (17) engagé sur le manchon (16).
  6. Agencement de déshuileur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la seconde face de butée est une extrémité (3) de l'arbre de turbine (2).
EP10729924.0A 2009-07-10 2010-07-09 Agencement de deshuileur Active EP2452050B1 (fr)

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FR0903427A FR2947857B1 (fr) 2009-07-10 2009-07-10 Agencement de deshuileur
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EP2452050A1 EP2452050A1 (fr) 2012-05-16
EP2452050B1 true EP2452050B1 (fr) 2018-09-12

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US (1) US8696779B2 (fr)
EP (1) EP2452050B1 (fr)
JP (1) JP5580413B2 (fr)
CN (1) CN102472113B (fr)
BR (1) BR112012000529B1 (fr)
CA (1) CA2767265C (fr)
FR (1) FR2947857B1 (fr)
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