FR2921423A1 - Turbomachine a double corps, avec double prelevement de puissance - Google Patents

Turbomachine a double corps, avec double prelevement de puissance Download PDF

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Abstract

Turbomachine à double corps avec prélèvement de puissance sélectif sur l'un ou l'autre corps.La turbomachine comporte un corps basse pression avec un arbre (15) et un corps haute pression avec un arbre (14), deux arbres de transmission de mouvement (33, 38) coaxiaux et s'étendant transversalement et des moyens de couplage sélectif (50) commandés intercalés entre un arbre (21) de boîtier d'accessoires et les deux arbres de transmission (33, 38) pour relier l'arbre de boîtier d'accessoires à l'arbre de transmission dit haute pression (33) pendant les phases de démarrage et pour relier cet arbre de boîtier d'accessoires à l'arbre de transmission dit basse pression (38) pendant au moins certaines phases de fonctionnement.

Description

L'invention se rapporte à une turbomachine à double corps et à double prélèvement de puissance ; elle concerne plus particulièrement un perfectionnement permettant de mieux gérer les prélèvements de puissance sur le corps haute pression ou le corps basse pression, en fonction des circonstances. Une turbomachine double corps comprend classiquement une nacelle abritant un corps haute pression composé d'un compresseur haute pression et d'une turbine haute pression dont les rotors sont liés par un arbre commun et un corps basse pression composé d'un compresseur basse pression et d'une turbine basse pression dont les rotors sont liés par un arbre commun. L'arbre du corps basse pression entraîne la soufflante. A la périphérie de la nacelle, se trouve un boîtier d'accessoires, couramment dénommé AGB (pour Accessory Gear Box, en anglais) comprenant notamment un arbre par lequel s'effectuent des prélèvements de puissance (entraînement de la pompe à huile, de la pompe à carburant, etc.). Habituellement, cet arbre est couplé à l'arbre du corps haute pression. En effet, cette liaison sert aussi à entraîner le corps haute pression lors de la phase de démarrage de la turbomachine par l'intermédiaire de l'arbre radial. Ainsi, le démarreur, généralement pneumatique, entraîne l'arbre dudit boîtier d'accessoires qui entraîne à son tour l'arbre du corps haute pression pour l'amener à la vitesse de rotation à laquelle l'auto-inflammation du mélange air-carburant se produit dans la chambre de combustion, jusqu'à une rotation auto-entretenue du corps haute pression, puis du corps basse pression. Le couplage entre l'arbre du boîtier d'accessoires et l'arbre du corps haute pression est réalisé par des pignons coniques et un arbre de transmission s'étendant transversalement (radialement ou sensiblement radialement) entre le boîtier d'accessoires et l'avant de l'arbre du corps haute pression. Cette liaison, nécessaire pour permettre le démarrage, est en fait peu avantageuse car le prélèvement de puissance en vol, effectué au niveau du corps haute pression est coûteux. Il affecte de façon défavorable le cycle thermodynamique de la turbomachine.
Le brevet français 2 882 096 propose une prise de mouvement à la fois sur le corps haute pression et sur le corps basse pression, en prévoyant deux arbres de transmission de mouvement coaxiaux s'étendant entre le boîtier d'accessoires et les deux arbres coaxiaux des corps haute pression et basse pression. Le prélèvement de puissance se répartit donc entre les corps haute pression et basse pression.
Dans ce contexte, les deux arbres de transmission seront respectivement appelés "arbre de transmission haute pression" pour celui qui est lié au corps haute pression et arbre de transmission basse pression pour celui qui est lié au corps basse pression. L'invention propose un perfectionnement permettant une meilleure gestion des prélèvements de puissance, tout en préservant le couplage entre le démarreur et l'arbre du corps haute pression, indispensable pour le démarrage. Plus précisément, l'invention concerne une turbomachine de type double corps comportant un corps haute pression et un corps basse pression agencés le long d'un axe commun et comprenant respectivement deux arbres coaxiaux, respectivement couplés à deux arbres de transmission de mouvement coaxiaux s'étendant transversalement, respectivement dits arbre de transmission haute pression et arbre de transmission basse pression et un boîtier d'accessoires comprenant un arbre auquel est en outre couplé un démarreur, caractérisée en ce qu'il comporte des moyens de couplage sélectif commandés intercalés entre ledit arbre de boîtier d'accessoires et les deux arbres de transmission précités, agencés pour relier ledit arbre de boîtier d'accessoires audit arbre de transmission haute pression pendant les phases de démarrage et pour relier ledit arbre de boîtier d'accessoires audit arbre de transmission basse pression pendant au moins certaines phases de fonctionnement. De façon générale, les moyens de couplage sélectif comportent un système de sélection intercalé entre ledit arbre du boîtier d'accessoires et au moins un embrayage lié à l'arbre de transmission haute pression.
Le changement de couplage nécessite des manoeuvres de débrayage. Par conséquent, un premier embrayage est intercalé entre le système de sélection et le pignon monté à l'extrémité de l'arbre de transmission haute pression. De même, un second embrayage peut être intercalé entre le système de sélection et le pignon monté à l'extrémité dudit arbre de transmission basse pression.
L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique partielle de la turbomachine double corps à laquelle s'applique l'invention ; et - la figure 2 est une vue schématique illustrant plus particulière-ment les moyens de l'invention. La turbomachine 11 représentée sur les dessins est du type à double corps, classique, avec un corps haute pression 12 comportant un compresseur haute pression et une turbine haute pression dont les rotors sont liés à un arbre commun 14 et un corps basse pression 13 composé d'un compresseur basse pression et d'une turbine basse pression dont les rotors sont liés à un arbre commun 15. Dans l'exemple, ladite turbomachine peut être un turboréacteur. Ces deux arbres sont coaxiaux, d'axe X'X. En outre, la turbomachine est du type à double prélèvement de puissance, c'est-à-dire qu'il elle comporte deux arbres de transmission de mouvement coaxiaux s'étendant transversalement, à l'avant de la turbomachine pour réaliser le couplage entre chacun des deux arbres 14, 15 et un boîtier d'accessoires 19 situé à la périphérie de la nacelle abritant la turbomachine. Ce boîtier d'accessoires est classique. Il comporte un arbre 21 permettant de prélever de l'énergie pour alimenter un certain nombre de dispositifs nécessaires au fonctionnement de la turbomachine elle-même et de l'avion. En outre, cet arbre 21 est couplé à un démarreur 25. Ainsi, au lancement de la turbomachine, le démarreur 25 entraîne l'arbre 21 du boîtier d'accessoires 19, qui entraîne à son tour l'arbre 14 du corps haute pression. A l'avant de la turbomachine, l'arbre 14 du corps haute pression est solidaire d'un pignon conique 30 en prise avec un pignon conique 31 correspondant de l'arbre de transmission haute pression 33. De même, l'arbre 15 du corps basse pression est solidaire d'un pignon conique 35 en prise avec un pignon conique 36 correspondant de l'arbre de transmission basse pression 38. Aux extrémités extérieures des deux arbres de transmission (figure 2), on trouve un pignon conique 41 fixé à l'extrémité de l'arbre de transmission haute pression 33 et un pignon conique 43 fixé à l'extrémité de l'arbre de transmission basse pression 38.
Selon une caractéristique importante de l'invention, des moyens de couplage sélectif 50, commandés, sont intercalés entre l'arbre 21 du boîtier d'accessoires et les deux arbres de transmission 33, 38. Ces moyens de couplage 50 sont agencés pour relier ledit arbre 21 du boîtier d'accessoires audit arbre de transmission haute pression 33 pendant les phases de démarrage et pour relier ledit arbre 21 du boîtier d'accessoires audit arbre de transmission basse pression 38 pendant au moins certaines phases de fonctionnement. La plupart du temps, en effet, l'arbre 21 du boîtier d'accessoires sera entraîné, pendant le vol, par l'arbre de transmission 38 lui-même entraîné par l'arbre 15 du corps basse pression. L'arbre 21 du boîtier d'accessoires sera entraîné pendant le démarrage, par le démarreur 25 et entraînera, via les moyens de couplage sélectifs 50 l'arbre de transmission haute pression 33 et par voie de conséquence l'arbre 14 du corps haute pression. Néanmoins, il peut exister des conditions de vol particulières ou il est préférable que l'arbre du boîtier d'accessoires 21 soit entraîné par le corps haute pression 12. L'agencement de la figure 2 permet tous ces modes de fonctionnement. Plus particulièrement, un pignon conique 54 en prise avec le pignon 41 monté à l'extrémité de l'arbre de transmission haute pression 33 est monté à l'extrémité d'un arbre d'entrée 56 d'un premier embrayage 57. Avantageusement, un pignon conique 59 en prise avec le pignon 43 monté à l'extrémité de l'arbre de transmission basse pression 38 est solidaire de l'arbre d'entrée 60 d'un second embrayage 62. Un système de sélection 63 comporte un pignon 65 et deux pignons 68, 69 tournant librement autour de l'arbre 21 mais immobilisés en translation de part et d'autre du pignon 65. Ce dernier est lié en rotation à l'arbre 21 du boîtier d'accessoires et susceptible d'être déplacé grâce à un système de cannelure le long de cet arbre pour venir en prise avec le pignon 68 ou le pignon 69. Le pignon 68 est en prise avec un pignon 70 solidaire de l'arbre de sortie 72 du premier embrayage 57 tandis que le pignon 69 est en prise avec un pignon 75 solidaire de l'arbre de sortie 77 du second embrayage 62. Ainsi, le pignon 21 lié à l'arbre du boîtier d'accessoires est susceptible d'être couplé sélectivement avec l'un des deux pignons 41, 43 respectivement montés aux extrémités des deux arbres de transmission 33, 38 haute pression et basse pression.
Le fonctionnement découle avec l'évidence de la description qui précède. Lors d'une phase de démarrage, le démarreur 25 est couplé à l'arbre du boîtier d'accessoires 21 et l'entraîne en rotation. Le pignon 65 est déplacé vers le pignon 68 et le premier embrayage 57 est actionné, ce qui permet d'entraîner l'arbre de transmission haute pression 33 et par voie de conséquence, l'arbre 14 du corps haute pression, ceci jusqu'à ce que la turbomachine soit mise en service. Après la phase de démarrage, ledit premier embrayage 57 est commandé pour être mis en position débrayée et le pignon 65 est dégagé du pignon 68. Il coulisse le long de l'arbre jusqu'à engrener avec le pignon 69. Puis, le second embrayage est actionné, ce qui a pour effet de provoquer la rotation de l'arbre 77 puisque le corps basse pression est entraîné en rotation après le démarrage de la turbomachine. Par conséquent, le pignon 69 est lui-même entraîné en rotation et transmet ce mouvement à l'arbre 21 du boîtier d'accessoires, la rotation de cet arbre permet d'entraîner tous les accessoires nécessaires au fonctionnement de la turbomachine et aux équipements de bord de l'avion.

Claims (5)

REVENDICATIONS
1. Turbomachine de type double corps comportant un corps haute pression et un corps basse pression agencés le long d'un axe commun et comprenant respectivement deux arbres coaxiaux (14, 15), respectivement couplés à deux arbres de transmission de mouvement (33, 38) coaxiaux s'étendant transversalement, respectivement dits arbre de transmission haute pression et arbre de transmission basse pression, et un boîtier d'accessoires (19) comprenant un arbre (21) auquel est en outre couplé un démarreur (25), caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de couplage sélectif (50) commandés intercalés entre ledit arbre (21) de boîtier d'accessoires et les deux arbres de transmission (33, 38) précités, agencés pour relier ledit arbre de boîtier d'accessoires audit arbre de transmission haute pression (33) pendant les phases de démarrage et pour relier ledit arbre de boîtier d'accessoires audit arbre de transmission basse pression (38) pendant au moins certaines phases de fonctionnement.
2. Turbomachine selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits moyens de couplage sélectif comportent un système de sélection (63) intercalé entre ledit arbre (21) de boîtier d'accessoires et au moins un embrayage (57) lié à l'arbre de transmission haute pression.
3. Turbomachine selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit système de sélection (63) comporte un pignon (65) lié audit arbre (21) du boîtier d'accessoires et mobile pour être couplé sélectivement avec l'un ou l'autre desdits arbres de transmission.
4. Turbomachine selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'un premier embrayage (57) est intercalé entre ledit système de sélection (63) et le pignon (41) monté à l'extrémité dudit arbre de transmission haute pression (33).
5. Turbomachine selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce qu'un second embrayage (62) est intercalé entre ledit système de sélection (63) et le pignon (43) monté à l'extrémité dudit arbre de transmission basse pression (38).
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