FR2929358A1 - Palier de guidage d'arbre dans une turbomachine - Google Patents

Abstract

Palier de guidage (10) d'arbre (12) dans une turbomachine, comprenant une bague interne (18) montée sur une portée cylindrique (20) de l'arbre (12) par l'intermédiaire d'un manchon cylindrique (24), un écrou (84) vissé sur la portée cylindrique (20) pour maintenir la bague interne (18), un anneau d'arrêt (78) interposé entre l'écrou (84) et la bague interne (18), l'extrémité du manchon (24) située du côté de l'écrou comportant des tenons longitudinaux (82) engagés dans des encoches radiales (80) de la périphérie interne de l'anneau d'arrêt (78) pour solidariser en rotation le manchon (24) et l'anneau d'arrêt (78) et permettre d'appliquer l'anneau d'arrêt (78) sur la bague interne (18) du palier (10).

Description

1 PALIER DE GUIDAGE D'ARBRE DANS UNE TURBOMACHINE

L'invention se rapporte à un palier de guidage d'arbre ainsi qu'à une turbomachine équipée d'un tel palier.

Les paliers de guidage d'arbre utilisés dans une turbomachine comprennent deux bagues interne et externe enserrant un roulement, la bague externe étant montée sur une partie fixe de la turbomachine et la bague interne étant montée sur une portée cylindrique de l'arbre de rotation. Dans une réalisation connue utilisée sur des moteurs de grande taille, un manchon cylindrique d'alimentation du roulement en huile est intercalé entre la bague interne et la portée cylindrique de l'arbre et est solidarisé en rotation avec l'arbre par coopération de formes. La bague interne du palier de guidage est bloquée axialement à une extrémité sur une paroi radiale du manchon et à l'autre extrémité par un écrou vissé sur une partie filetée de la portée cylindrique. Afin d'assurer le freinage de l'écrou de serrage, un anneau d'arrêt solidaire en rotation du manchon est interposé axialement entre l'écrou et l'extrémité de la bague interne du côté de l'écrou. L'anneau d'arrêt comprend une paroi annulaire radiale intercalée entre l'écrou et la bague interne, et reliée à son extrémité radialement externe à une paroi sensiblement tronconique entourant l'écrou. La périphérie externe de l'écrou de serrage est bloquée sur la périphérie externe de l'anneau d'arrêt par une rondelle frein montée sur l'écrou. La rondelle frein est elle-même immobilisée en translation par un anneau élastique engagé dans une gorge de l'écrou. Pour garantir le blocage en rotation de l'anneau d'arrêt sur le manchon, la périphérie interne de la paroi radiale de l'anneau comprend des ergots radiaux agencés par paire. Ces ergots sont en saillie axiale en direction du manchon par rapport à la paroi radiale, entre la bague interne et la portée cylindrique de l'arbre. Les ergots d'une même paire sont espacés circonférentiellement de manière à permettre l'engagement axial

2 d'ergots longitudinaux de l'extrémité du manchon située du côté de l'écrou, ce qui permet de solidariser en rotation l'anneau avec le manchon, et ainsi de bloquer en rotation l'écrou de serrage freiné sur l'anneau d'arrêt. Pour assurer un montage angulaire correct de l'anneau d'arrêt sur l'arbre de rotation, afin d'éviter que les ergots du manchon ne soient engagés dans l'espacement circonférentiel entre deux paires d'ergots de la périphérie interne de l'anneau, des aiguilles longitudinales sont formées sur certains ergots de la paroi radiale et sont destinées à être insérées dans des orifices borgnes de l'extrémité du manchon portant des ergots. Ainsi, tant que l'anneau n'est pas dans une bonne position angulaire, les aiguilles viennent buter sur l'extrémité du manchon et l'anneau reste écarté de la bague interne du palier. Lors du montage de l'anneau sur l'arbre de rotation, les ergots de la périphérie interne de l'anneau s'engagent dans la bague interne, ce qui 15 permet de centrer l'anneau d'arrêt sur la bague interne. L'utilisation de cet anneau d'arrêt sur un moteur de petite taille présente quelques inconvénients. En effet, le montage sur l'arbre de rotation nécessite d'engager des aiguilles, dont le diamètre est très faible, dans des orifices du manchon, dont le diamètre est faible, ce qui peut 20 conduire à des ruptures des aiguilles qui sont fragiles et à des risques de positionnement angulaire incorrect de l'anneau avec pour conséquence que le blocage en rotation de l'écrou freiné sur l'anneau n'est plus assuré. De plus, la forme particulière des ergots nécessaire au centrage de l'anneau et à son blocage en rotation est compliquée à réaliser par 25 usinage. Enfin, la réalisation des ergots sur la périphérie interne de la paroi radiale de l'anneau doit être faite avec précision, pour ne pas créer un balourd de l'anneau en rotation. L'invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de façon simple, efficace et économique. 30 Elle propose à cet effet, un palier de guidage d'arbre dans une turbomachine, comprenant une bague interne destinée à être montée sur

3 une portée cylindrique de l'arbre par l'intermédiaire d'un manchon cylindrique d'alimentation en huile de lubrification, un écrou destiné à être vissé sur une partie filetée de la portée cylindrique de l'arbre pour le maintien en position de la bague interne, un anneau d'arrêt interposé entre l'écrou et une extrémité de la bague interne et comportant à sa périphérie interne des moyens de solidarisation en rotation avec le manchon, une rondelle frein montée sur l'écrou pour solidariser en rotation les périphéries externes de l'écrou et de l'anneau d'arrêt, et des moyens de retenue de la rondelle frein sur l'écrou, caractérisé en ce que l'extrémité du manchon située du côté de l'écrou comporte des tenons longitudinaux destinés à s'engager dans des encoches radiales de la périphérie interne de l'anneau d'arrêt pour solidariser en rotation le manchon et l'anneau d'arrêt et permettre d'appliquer l'anneau d'arrêt sur la bague interne du palier. Selon l'invention, les aiguilles de la technique antérieure montées sur l'anneau d'arrêt sont remplacées par des tenons longitudinaux du manchon, qui sont beaucoup moins fragiles et sont engagés dans des encoches de l'anneau, beaucoup plus simples à usiner que les ergots de la technique antérieure. Ce système tenons / encoches permet de réaliser simplement un clétrompage angulaire du montage de l'anneau sur l'arbre.

Selon une autre caractéristique de l'invention, l'anneau d'arrêt comporte au voisinage de sa périphérie externe une collerette cylindrique de centrage sur un rebord de la bague interne du palier. L'intégration à l'anneau d'arrêt de cette collerette permet de réaliser un centrage continu et précis de l'anneau sur la bague interne du palier et d'améliorer l'équilibrage en rotation de l'anneau. La collerette permet également de rigidifier l'anneau et s'avère plus simple à réaliser que les ergots, du fait de la symétrie de révolution de celle-ci. Selon une autre caractéristique de l'invention, les tenons longitudinaux sont en saillie par rapport à l'extrémité de la bague interne.

Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, l'anneau d'arrêt comprend quatre encoches radiales régulièrement réparties sur sa

4 circonférence interne et coopérant avec quatre tenons longitudinaux correspondant du manchon. L'amenée de l'huile de lubrification au palier peut être réalisée grâce à des trous axiaux de l'écrou, qui forment des passages d'huile débouchant radialement à l'intérieur de l'anneau d'arrêt du côté des tenons du manchon. L'écrou peut comprendre un renfoncement annulaire recevant les extrémités des tenons longitudinaux. L'invention concerne également un anneau d'arrêt en rotation d'un écrou de serrage d'une bague interne d'un palier de guidage d'arbre tel que décrit précédemment, comprenant une paroi annulaire radiale comportant à sa périphérie radialement interne des encoches radiales et à sa périphérie externe une collerette cylindrique. L'invention concerne encore une turbomachine telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur, comprenant un palier de guidage d'arbre tel que décrit précédemment. L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue schématique en coupe axiale d'un palier de guidage d'arbre selon la technique antérieure ; la figure 2 est une vue en perspective d'un anneau d'arrêt bloqué en rotation sur un manchon dans le palier de la figure 1 ; la figure 3 est une vue en perspective de l'anneau d'arrêt de la figure 2 ; la figure 4 est une vue en coupe axiale d'un palier de guidage selon l'invention ; la figure 5 est une vue en coupe axiale du palier de guidage de la figure 4 à plus grande échelle et selon un plan de coupe ne passant pas par les moyens de blocage en rotation de l'anneau d'arrêt sur le manchon ; la figure 6 est une vue en coupe axiale du palier de guidage de la figure 4 et illustrant un positionnement angulaire incorrect de l'anneau d'arrêt ; la figure 7 est une vue en perspective, depuis l'aval, de l'anneau d'arrêt solidarisé en rotation sur le manchon ; 5 la figure 8 est une vue en perspective, depuis l'aval, de l'anneau d'arrêt solidarisé au manchon à l'amont et recevant un écrou de serrage à l'aval. la figure 9 est une vue en perspective, depuis l'amont, de l'ensemble représenté en figure 8.

On se réfère tout d'abord à la figure 1 représentant un palier 10 connu de guidage en rotation d'un arbre 12 dont l'extrémité amont entraîne en rotation une roue de soufflante (non représentée). Le palier 10 comprend une bague externe 14 fixée par une paroi annulaire tronconique de support 16 à une partie fixe de la turbomachine et aune bague interne 18 montée sur une portée cylindrique 20 de l'arbre 12. Une paroi cylindrique aval 22 d'un manchon 24 est intercalée entre la bague interne 18 et la portée cylindrique 20 de l'arbre 12 et est raccordée par une paroi radiale 26 à une paroi amont 28 comportant des joints à labyrinthe 30 coopérant avec des pistes d'abradables 32 portées par un élément fixe 34 de la turbomachine. La surface interne de la paroi amont du manchon comprend des ergots 36 coopérant avec des éléments correspondants de l'arbre 12 afin de solidariser en rotation le manchon 24 et l'arbre 12 (figure 2). La paroi aval 22 du manchon 24 comprend des rainures axiales 38 régulièrement réparties sur sa surface externe et découchant à l'aval à l'extrémité du manchon 24 et à l'amont dans une gorge annulaire 40 du manchon communiquant avec des orifices radiaux 42 de la bague interne 18 qui débouchent au niveau du roulement du palier 10. La paroi aval 22 du manchon 24 comprend quatre ergots longitudinaux 44 régulièrement répartis sur le pourtour de son extrémité aval, les extrémités aval des ergots étant situées radialement entre la bague interne 18 et la portée cylindrique 20 de l'arbre 12 (figures 1 et 2).

6 La bague interne 18 du palier 10 est bloquée axialement à l'amont par un rebord lance-goutte 46 appliqué contre la paroi radiale 26 du manchon 24 et à l'aval par un écrou 48 vissé sur un filetage externe 50 de la portée cylindrique 20 de l'arbre 12.

Un gicleur d'huile 52 fixé sur la face interne de la paroi tronconique de support 16 de la bague externe 14 a son extrémité de sortie d'huile orientée vers une écope centrifuge 54 de récupération d'huile montée à l'aval de l'écrou 48, lequel comprend des trous axiaux 56 débouchant à l'extrémité aval à l'intérieur de l'écope centrifuge 54 et à l'extrémité amont entre la bague interne 18 et la portée cylindrique 20 de l'arbre 12. Afin d'assurer le freinage en rotation de l'écrou 48 sur la portée cylindrique 20, un anneau d'arrêt 58 est intercalé entre l'extrémité aval de la bague interne 18 et l'écrou 48. L'anneau d'arrêt 58 comprend une paroi radiale 60 appliquée sur l'extrémité aval de la bague interne 18 et raccordée à son extrémité radialement externe à une paroi tronconique 62 dont le diamètre augmente vers l'aval. L'extrémité aval de la paroi tronconique 62 est solidarisée en rotation avec la périphérie externe de l'écrou 48 au moyen d"une rondelle frein 64 montée sur l'écrou 48 et immobilisée axialement par un anneau élastique 66. L'extrémité radialement interne de la paroi radiale 60 de l'anneau 58 comprend quatre paires d'ergots radiaux 68 régulièrement réparties sur la périphérie interne. Les ergots 68 s'étendent vers l'amont depuis la paroi radiale 60 et les deux ergots 68 d'une même paire sont espacés circonférentiellernent de manière à permettre le passage axial d'un ergot 44 du manchon 24 Cet espacement circonférentiel est défini de manière à ce que l'anneau d'arrêt 58 soit bloqué en rotation par les ergots 44 du manchon 24 engagés entre les ergots 68 de l'anneau 58. Afin d'éviter que les ergots 44 du manchon 24 soient engagés axialement dans l'espacement circonférentiel entre deux paires d'ergots 68, des moyens de détrompage angulaire sont prévus sur l'anneau 58 et sur le

7 manchon 24 afin d'assurer un positionnement angulaire de l'anneau 58 sur la bague interne correspondant à un engagement axial de chaque ergot 44 du manchon 24 dans l'espace circonférentiel défini par deux ergots 68 d'une même paire.

Ces moyens de détrompage comprennent deux aiguilles 70 s'étendant axialement vers l'amont depuis l'extrémité amont de deux ergots 68 diamétralement opposés, ces tiges 70 étant destinées à s'insérer dans des orifices borgnes longitudinaux 72 diamétralement opposés de l'extrémité de la partie aval 22 du manchon 24 (figures 1 et 3).

Lorsque lanneau d'arrêt 58 est monté sur la portée cylindrique 20 de l'arbre 12 et tant que les aiguilles 70 ne sont pas alignées axialement avec les orifices borgnes 72 du manchon 24, il n'est pas possible d'appliquer la paroi radiale 60 de l'anneau d'arrêt 62 sur la bague interne 18 puisque les aiguilles 70 viennent buter sur l'extrémité de la paroi aval 22 du manchon 24, ce qui permet d'assurer un détrompage au montage de l'anneau 58. La partie de chaque ergot 68 qui est en saillie axiale sur la paroi radiale 60 de l'anneau 58 est appliquée contre la surface interne 74 de la bague interne 18, de manière à centrer l'anneau d'arrêt 58 sur la bague interne 18.

Ces moyens de détrompage angulaire et de centrage de l'anneau d'arrêt 58 posent des problèmes de fiabilité et s'avèrent difficiles à réaliser comme indiqué dans ce qui précède. Selon l'invention, ces inconvénients, sont évités grâce au fait que, comme représenté en figure 4, la paroi radiale 76 de l'anneau d'arrêt 78 comprend des encoches radiales 80 à sa périphérie Interne pour recevoir des tenons longitudinaux 82 du manchon 24 afin de solidariser en rotation le manchon 24 et l'anneau d'arrêt 78. En pratique, les ergots 68 de la technique antérieure ont été supprimés et remplacés par les encoches 80 formées directement à la périphérie interne de la paroi radiale 76 de l'anneau 78. Les tenons 82 du manchon 24 sont décalés radialement vers l'extérieur et allongés par

8 rapport aux ergots 44 pour être en saillie par rapport à l'extrémité aval de la bague interne 18 et pouvoir s'engager dans les encoches radiales 80 de la paroi radiale 76 de l'anneau 78. L'écrou de serrage 84 comprend un renfoncement annulaire 86 recevant les extrémités aval des tenons 82 qui sont en saillie vers l'aval par rapport à la paroi radiale 76 de l'anneau d'arrêt 78. L'utilisation d'encoches 80 permet d'assurer simplement le détrompage angulaire de l'anneau 78 par les parties 88 de la paroi radiale 76 de l'anneau 78 situées entre les encoches 80. En effet, ces parties 88 sont en saillie radialement vers l'intérieur par rapport à la surface cylindrique 74 de la bague interne 18 (figure 5). Lorsque l'anneau 78 est orienté angulairement sur la portée cylindrique 20 d'une manière telle que les tenons longitudinaux 82 ne sont pas alignés avec les encoches 80 de l'anneau 78, les parties 88 de la périphérie interne de l'anneau 78 butent axialement sur les tenons 82, ce qui assure un détrompage et évite tout montage de l'anneau 78 à une position angulaire incorrecte (figure 6). Les parties 88 de la périphérie interne de la paroi radiale 76 de l'anneau 78 situées entre les encoches 80 sont situées radialement à l'extérieur des trous axiaux 56 de l'écrou 84 afin de ne pas obturer leurs extrémités amont (figure 5). L'extrémité radialement externe de la paroi radiale 76 de l'anneau 78 comprend une collerette cylindrique 90 s'étendant vers l'amont et venant s'engager sur un rebord annulaire 92 correspondant de la bague interne 18, lorsque la paroi radiale 76 est appliquée contre l'extrémité aval de la bague interne 18, ce qui permet d'assurer un centrage continu de l'anneau 78 sur la bague interne 18. La collerette 90 permet également d'améliorer la robustesse et l'équilibrage en rotation de l'anneau 78 (figure 4 à 6). La paroi tronconique 62 de l'anneau 78 comprend à sa périphérie aval une couronne cylindrique d'indentations axiales formées par une alternance de parties creuses 94 et de parties pleines 96 de forrne sensiblement rectangulaire (figures 7 à 9). La paroi tronconique 62 entoure

9 extérieurement l'écrou 84 dont la périphérie externe comporte une couronne cylindrique d'indentations axiales formées par une alternance de parties creuses 98 et de parties pleines 100 de forme sensiblement rectangulaire. L'écrou 84 et la paroi tronconique 62 comprennent n et n+1 parties creuses 94, 98 (ou parties pleines, 96, 100), respectivement, ce qui permet lors du vissage de l'écrou 84 sur la portée cylindrique 20 d'aligner radialement une partie creuse 98 de l'écrou 84 avec une partie creuse 94 de la paroi tronconique 62. Dans le mode de réalisation représenté aux dessins, n est égal à 24.

Une rondelle frein 64 comportant une patte 102 s'étendant radialement vers l'extérieur est montée à l'intérieur des indentations de l'écrou 84, la patte radiale 102 venant se loger dans les deux parties creuses 94, 98 cle la paroi tronconique et de l'écrou 84 qui sont radialement alignées. Un anneau élastique à spirale 66 est monté sur la face aval de la rondelle frein 64 et sa périphérie externe est engagée dans des rainures radiales internes, des extrémités aval des parties pleines 100 de l'écrou 84. Un tel montage permet de maintenir la rondelle frein 64 sur l'écrou 84 grâce à l'anneau élastique à spirale 64 bloqué axialement dans les rainures radiales 104 des parties pleines 100 de l'écrou 84.

L'invention permet de conserver le circuit de lubrification de la technique antérieure, ce qui facilite son intégration clans de nombreuses turbomachines. La lubrification du palier 10 se fait donc de la manière suivante : l'huile sortant du gicleur 52 est récupérée par l'écope 54 et circule à travers les trous axiaux 56 de l'écrou 84 pour déboucher à l'amont dans l'espace entre la portée cylindrique 20 de l'arbre 12 et la bague interne 18. L'huile emprunte ensuite les rainures axiales 38 de la partie aval 22 du manchon 24 pour déboucher dans la gorge annulaire 40. Enfin, sous l'effet de la force centrifuge, l'huile est propulsée au niveau du roulement entre les bagues interne 18 et externe 14 grâce aux orifices radiaux 42 de la bague interne 18. Dans une variante possible de l'invention, lorsque les tenons 82 sont

10 engagés dans les encoches radiales 80, leurs extrérnités aval peuvent ne pas être en saillie vers l'aval par rapport à la paroi radiale 76 de l'anneau 78, et dans ce cas, l'écrou de serrage 84 ne nécessite pas de renfoncement annulaire. L'intégration à l'écrou d'un renfoncement annulaire est définie en fonction de la dimension axiale du lance-goutte 46 et de la longueur des tenons longitudinaux 82. Selon d'autres variantes possibles de l'invention, le manchon 24 ainsi que la paroi radiale 76 de l'anneau 78 peuvent comprendre un nombre de tenons 82 et d'encoches 80, respectivement, différent de celui représenté sur les figures.

Claims (8)

1. REVENDICATIONS1. Palier die guidage (10) d'arbre (12) dans une turbomachine, comprenant une bague interne (18) destinée à être montée sur une portée cylindrique (20) de l'arbre (12) par l'intermédiaire d'un manchon cylindrique (24) d'alimentation en huile de lubrification, un écrou (84) destiné à être vissé sur une partie filetée (50) de la portée cylindrique (20) de l'arbre (12) pour le maintien en position de la bague interne (18), un anneau d'arrêt (78) interposé entre l'écrou (84) et une extrémité de la bague interne (18) et comportant à sa périphérie interne des moyens de solidarisation en rotation avec le manchon (24), une rondelle frein (64) montée sur l'écrou (84) pour solidariser en rotation les périphéries externes de l'écrou (84) et de l'anneau d'arrêt (78), et des moyens de retenue de la rondelle frein (64) sur l'écrou, caractérisé en ce que l'extrémité du manchon (24) située du côté de l'écrou comporte des tenons longitudinaux (82) destinés à s'engager dans des encoches radiales (80) de la périphérie interne de l'anneau d'arrêt (78) pour solidariser en rotation le manchon (24) et l'anneau d'arrêt (78) et permettre d'appliquer l'anneau d'arrêt (78) sur la bague interne (18) du palier (10).
2. 2. Palier (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'anneau d'arrêt (78) comporte au voisinage de sa périphérie externe une collerette cylindrique de centrage (90) sur un rebord (92) de la bague interne (18) du palier (10).
3. 3. Palier (10) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les tenons longitudinaux (82) sont en saillie par rapport à l'extrémité de la bague interne (18) située du côté de l'écrou (84).
4. 4. Palier (10) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'anneau d'arrêt (78) comprend quatre encoches radiales (80) régulièrement réparties sur sa circonférence interne et coopérant 12 avec quatre tenons longitudinaux (82) correspondant du manchon (24).
5. 5. Palier (10) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'écrou (84) comprend des trous axiaux de passage d'huile (56), qui débouchent radialement à l'intérieur de l'anneau d'arrêt (78) et du côté des tenons (82) du manchon (24), pour l'amenée de l'huile de lubrification au palier (10).
6. 6. Palier (10) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'écrou (84) comprend un renfoncement annulaire (86) recevant les extrémités des tenons longitudinaux (82).
7. 7. Anneau d'arrêt (78) en rotation d'un écrou de serrage (84) d'une bague interne d'un palier (10) de guidage d'arbre (12) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une paroi annulaire radiale (76) comportant à sa périphérie radialement interne des encoches radiales (82) et à sa périphérie externe une collerette cylindrique (90).
8. 8. Turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur, caractérisée en ce qu'elle comprend un palier (10) de guidage d'arbre (12) selon l'une des revendications 1 à 6.20