FR2993312A1 - Dispositif de deshuilage pour une turbomachine - Google Patents

Abstract

Dispositif de déshuilage pour une turbomachine, comprenant un arbre (10) de compresseur qui comporte une rangée annulaire d'orifices (12) radiaux dans lesquels sont montés des organes de déshuilage (14), et qui entoure une partie d'extrémité amont d'un arbre (20) de turbine, un écrou (24) étant vissé sur la partie d'extrémité amont de l'arbre de turbine pour bloquer axialement les arbres, le dispositif comprenant en outre un capotage annulaire (40) à section sensiblement en C dont l'ouverture est orientée vers l'aval et qui est engagé sur l'écrou et la partie d'extrémité amont de l'arbre de turbine de sorte que les parois annulaires externe (44) et interne (42) du capotage s'étendent respectivement radialement à l'extérieur et à l'intérieur de l'écrou et de la partie d'extrémité de l'arbre de turbine.

Description

Dispositif de déshuilage pour une turbomachine La présente invention concerne un dispositif de déshuilage pour une turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion.

Une turbomachine comprend plusieurs paliers à roulements qui doivent être lubrifiés en fonctionnement. Ces paliers sont logés dans des enceintes dans lesquelles règne un brouillard d'huile formé d'un mélange d'air et d'huile. Le mélange air/huile d'une enceinte de lubrification est recyclé en fonctionnement, et est évacué vers un dispositif de déshuilage destiné à séparer l'huile de l'air de ce mélange, l'huile étant récupérée et l'air étant acheminé vers l'aval de la turbomachine où il est expulsé à l'extérieur. On connaît deux types de dispositif de déshuilage, un dispositif du type force-vortex tel que décrit dans les documents FR-A1-2 952 402 et FR-B1-2 901 313 et un dispositif du type free-vortex tel que décrit dans la demande US2009/0134243. Dans un dispositif de déshuilage du type free-vortex pour une turbomachine, un arbre tubulaire de compresseur comporte une rangée annulaire d'orifices traversants sensiblement radiaux dans lesquels sont montés des organes de déshuilage. Ces organes comportent chacun un corps tubulaire de passage d'un mélange air-huile, au moins un passage d'évacuation d'huile étant défini entre le corps tubulaire et la paroi interne de l'orifice dans lequel il est monté. Ce dispositif de déshuilage fonctionne de la façon suivante. Le dispositif est en général entouré par une enceinte de lubrification dont le mélange air/huile est évacué en passant radialement de l'extérieur vers l'intérieur dans les organes précités jusqu'à une cavité interne de l'arbre, qui est fermée à l'amont par un flasque annulaire monté dans l'arbre de compresseur. L'arbre de compresseur entoure une partie d'extrémité amont d'un arbre tubulaire de turbine et comporte un rebord annulaire interne qui est serré axialement contre cet arbre de turbine au moyen d'un écrou vissé sur la partie d'extrémité amont de l'arbre de turbine. Un tube de dégazage est monté à l'intérieur de l'arbre de turbine et son extrémité amont est entourée par la partie d'extrémité amont de l'arbre de turbine. Du fait de la rotation de l'arbre, le mélange air/huile qui sort des organes de déshuilage et pénètre dans la cavité, est mis en rotation et forme un vortex. La rotation du mélange air/huile provoque la séparation de l'huile et de l'air par centrifugation, l'huile étant projetée contre la surface interne de l'arbre puis étant réinjectée dans l'enceinte de lubrification en passant entre les corps des organes et les parois internes des orifices dans lesquels ils sont montés, et l'air séparé de l'huile étant évacué vers l'aval par le tube de dégazage. On a constaté que la partie d'extrémité amont de l'arbre de turbine et l'écrou, qui sont directement exposés au mélange air/huile dans la cavité précitée, créent des obstacles et des incidences de formes dans cette cavité, qui gênent la formation et réduisent la vitesse du vortex et diminuent donc l'efficacité de la séparation de l'huile et de l'air du mélange air/huile. La présente invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, efficace et économique à ce problème. Elle propose à cet effet un dispositif de déshuilage pour une turbomachine, comprenant un premier arbre de rotor tubulaire comportant une rangée annulaire d'orifices traversants sensiblement radiaux dans lesquels sont montés des organes de déshuilage, ce premier arbre entourant une partie d'extrémité amont d'un deuxième arbre et comportant un rebord annulaire interne qui est serré axialement contre ce deuxième arbre au moyen d'un écrou vissé sur la partie d'extrémité amont du deuxième arbre, caractérisé en ce que le dispositif comprend en outre un capotage annulaire de recouvrement de l'écrou et de la partie d'extrémité amont du deuxième arbre. Ce capotage est de préférence à section sensiblement en C dont l'ouverture est orientée vers l'aval et qui est engagé sur l'écrou et la partie d'extrémité amont du deuxième arbre de sorte que les parois annulaires externe et interne du capotage s'étendent respectivement radialement à l'extérieur et à l'intérieur de l'écrou et de la partie d'extrémité du deuxième arbre. Le capotage selon l'invention diminue les incidences de formes et limite les perturbations du flux d'air en rotation dans la cavité interne de déshuilage délimitée par le premier arbre et il favorise la formation d'un vortex avec le mélange air/huile délivré par les organes de déshuilage. Par exemple, le premier arbre est un arbre de compresseur et le deuxième arbre est un arbre de turbine. Un tube de dégazage est de préférence monté à l'intérieur du deuxième arbre, son extrémité amont s'étendant à l'intérieur de la partie d'extrémité amont du deuxième arbre. La paroi radialement interne du capotage s'étend avantageusement radialement à l'intérieur du tube de dégazage et est à faible distance radiale de la surface interne de ce tube ou en appui radial sur cette surface, ce qui favorise le centrage du capotage. La partie du capotage qui s'étend à l'intérieur du tube de dégazage permet de guider l'huile et de faciliter son écoulement à l'entrée du tube de dégazage. Le tube de dégazage peut comporter à son extrémité amont une gorge annulaire interne de logement d'un joint annulaire d'étanchéité coopérant avec la paroi annulaire interne du capotage.

L'écrou comporte de préférence à son extrémité amont une rangée annulaire de dents axiales qui sont régulièrement réparties autour de l'axe longitudinal de l'écrou et qui sont engagées dans des orifices axiaux traversants de la paroi de fond du capotage. Ceci permet de bloquer en direction circonférentielle le capotage vis-à-vis des arbres et de l'écrou.

Les dents peuvent comporter une gorge annulaire interne de logement d'un anneau fendu prenant appui axialement sur la paroi de fond du capotage pour le bloquer axialement. La paroi annulaire externe du capotage est de préférence en appui radial sur une surface annulaire interne du premier arbre, ce qui permet de 30 centrer le capotage. La paroi annulaire externe du capotage peut comporter des orifices ou encoches de passage de fuites d'huile.

La paroi radialement interne du capotage peut avoir une forme sensiblement cylindrique et sa paroi radialement externe peut avoir une forme sensiblement tronconique qui s'étend d'amont en aval vers l'extérieur et dont la partie d'extrémité aval est recourbée vers l'intérieur.

Le capotage peut être réalisé en tôle et comprendre une fente radiale s'étendant sur toute sa dimension axiale. Cette fente permet de déformer le capotage, en particulier de façon à diminuer son diamètre extérieur, pour autoriser son montage à l'intérieur du premier arbre. La présente invention concerne également un capotage annulaire à section sensiblement en C pour un dispositif de déshuilage de turbomachine, comprenant deux parois annulaires s'étendant l'une à l'intérieur de l'autre, la paroi annulaire interne étant sensiblement cylindrique et la paroi radialement externe étant sensiblement tronconique et comprenant une partie d'extrémité libre qui est recourbée vers l'intérieur et comporte des orifices ou encoches radiales, le fond du capotage comportant des orifices axiaux traversants régulièrement répartis autour de l'axe longitudinal du capotage. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une demi-vue schématique partielle en coupe axiale d'un dispositif de déshuilage selon l'invention ; et - les figures 2 et 3 sont des demi-vues schématiques en coupe axiale et en perspective du capotage du dispositif de déshuilage de la figure 1. Les figures 1 à 3 représentent un mode de réalisation du dispositif de déshuilage selon l'invention pour une turbomachine telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion. Le dispositif de déshuilage comprend un arbre tubulaire 10 d'un compresseur basse pression, qui comprend une rangée annulaire d'orifices radiaux 12 traversants dans chacun desquels est engagé un organe 14 de séparation de l'huile et de l'air d'un mélange air/huile. L'arbre 10 comprend en amont des organes 14 un rebord annulaire radialement interne de montage d'un flasque annulaire amont 16 qui délimite avec l'arbre 10 une cavité annulaire 17 de déshuilage qui est alimentée par les organes 14 avec le mélange air/huile. En aval des organes 14, l'arbre 10 comprend des cannelures 18 longitudinales qui sont engagées dans des cannelures complémentaires d'un arbre tubulaire 20 de turbine basse pression, et un rebord annulaire 22 radialement interne qui est serré axialement sur l'arbre 20 par un écrou 24 vissé sur une partie d'extrémité amont de l'arbre 20. L'écrou 24 comprend ici un filetage interne coopérant avec un filetage externe de l'arbre 20. Un tube 26 de dégazage s'étend à l'intérieur de l'arbre 20 et son extrémité amont s'étend radialement à l'intérieur de la partie d'extrémité amont de l'arbre 20.

La partie de l'arbre 10 portant les organes 14 délimite la paroi interne d'une enceinte 28 de lubrification d'un ou plusieurs paliers (non représentés), dans laquelle est injectée de l'huile. Cette enceinte 28 est remplie d'un mélange air/huile qui est évacué en fonctionnement par les organes 14, en vue de la séparation de l'huile et de l'air de ce mélange, de la réintroduction de l'huile dans l'enceinte, et de l'évacuation de l'air vers l'aval de la turbomachine à travers le tube 26 de dégazage précité. Chaque organe 14 comprend un corps cylindrique tubulaire dont le diamètre externe est inférieur au diamètre interne de l'orifice 12 de l'arbre 10 dans lequel il est monté de façon à ce qu'un jeu radial existe au montage entre le corps de l'organe et la paroi cylindrique interne de l'orifice 12. Les organes 14 sont maintenus en position dans les orifices 12 par un anneau 30 qui est monté axialement sur l'arbre 10 et qui est maintenu serré contre l'arbre au moyen d'un écrou 32 vissé depuis l'aval sur l'arbre 10. Les extrémités radialement internes des orifices 14 de l'arbre 10 30 débouchent dans une gorge annulaire 34 ouverte radialement vers l'intérieur de l'arbre. Cette gorge annulaire 34 est reliée d'une part à l'extrémité amont de plus grand diamètre d'une surface tronconique interne 36 de l'arbre (qui s'étend donc d'amont en aval vers l'intérieur), et d'autre part à l'extrémité aval de plus grand diamètre d'une surface tronconique interne 38 de l'arbre (qui s'étend donc d'aval en amont vers l'intérieur).

Le mélange air/huile contenu dans l'enceinte 28 et qui passe à l'intérieur des corps des organes 14, radialement de l'extérieur vers l'intérieur, pénètre dans la cavité 17 et est mis en rotation dans cette cavité pour former un vortex. L'huile contenue dans ce mélange est centrifugée et projetée contre les surfaces tronconiques internes 36, 38 de l'arbre 10 et l'air est évacué vers l'aval de la turbomachine en circulant à l'intérieur du tube 26 de dégazage. Du fait des formes tronconiques 36, 38 précitées (dont les extrémités axiales de plus grand diamètre sont situées au voisinage de la gorge 34 et des orifices 12), l'huile projetée contre ces surfaces s'écoule axialement le long de ces surfaces jusque dans la gorge 34. L'huile pénètre ensuite dans les orifices 12 et circule entre les corps des organes 14 et les parois internes des orifices 12 avant d'être réinjectée dans l'enceinte de lubrification 28. Selon l'invention, le dispositif de déshuilage comprend en outre un capotage annulaire 40 qui est monté sur l'écrou 24 et la partie d'extrémité amont de l'arbre 20 pour améliorer la formation et la vitesse du vortex dans la cavité 17 ainsi que l'efficacité du déshuilage. Ce capotage 40 a en section une forme sensiblement en C dont l'ouverture est orientée vers l'aval. Il comprend deux parois annulaires 42, 44 s'étendant l'une à l'intérieur de l'autre et qui sont reliées entre elles à leurs extrémités amont par une paroi annulaire 46 de fond. Le capotage 40 est engagé sur l'écrou 24, la partie d'extrémité amont de l'arbre 20, et l'extrémité amont du tube 26 de dégazage, de façon à ce que la paroi radialement interne 42 du capotage s'étende radialement à l'intérieur du tube de dégazage 26 et que sa paroi radialement externe 44 s'étende radialement à l'extérieur de l'écrou 24.

La paroi radialement interne 42 a ici une forme sensiblement cylindrique parallèle à la partie d'extrémité amont du tube de dégazage 26 et qui est à faible distance radiale ou en appui radial sur cette partie d'extrémité. La partie d'extrémité amont du tube 26 de dégazage comporte une gorge annulaire débouchant radialement vers l'intérieur et dans laquelle est logé un joint annulaire 48 d'étanchéité, par exemple en élastomère. Ce joint 48 coopère avec la surface cylindrique externe de la paroi radialement interne 42 du capotage 40 pour assurer une étanchéité entre le capotage et le tube 26 de dégazage.

La paroi de fond 46 du capotage 40 est sensiblement radiale et comprend une rangée annulaire d'orifices axiaux 50 traversants qui sont régulièrement répartis autour de l'axe longitudinal du capotage, et qui sont traversés par des dents 52 de l'écrou 24 qui sont en saillie axiale sur l'extrémité amont de l'écrou. En position de montage représentée dans les dessins, les dents 52 traversent les orifices 50 du capotage 40 et se prolongent axialement vers l'amont au-delà de la paroi de fond 46 du capotage. Les dents 52 comportent des portions d'une gorge annulaire 54 débouchant radialement vers l'intérieur pour le logement d'un jonc ou anneau 56 fendu qui est destiné à être déformé élastiquement pour être monté dans la gorge. En position monté, cet anneau 56 prend appui axialement ou est à faible distance axiale de la paroi de fond 46 du capotage. Le capotage est ainsi bloqué en rotation autour de son axe par butée circonférentielle des bords de ses orifices 50 sur les dents 52 de l'écrou 24 et par butée axiale vers l'amont sur l'anneau 56. Le capotage 40 est en appui axial vers l'aval sur un anneau 60 de blocage en rotation de l'écrou 24 vis-à-vis de l'arbre 20. La paroi radialement externe 44 du capotage 40 a ici une forme sensiblement tronconique qui s'étend d'amont en aval vers l'extérieur. La partie d'extrémité aval de cette paroi 44 est recourbée vers l'intérieur et a 2 9933 12 8 en section une forme incurvée dont la concavité est orientée vers l'intérieur. La surface annulaire incurvée convexe de cette partie d'extrémité est en appui radial sur la surface interne 36 de l'arbre 10. Cette partie d'extrémité aval du capotage 40 comprend des orifices radiaux 58 traversants de 5 passage de fuites d'huile (au nombre de trois par exemple, régulièrement répartis), ce qui permet à l'huile qui pénètre dans le capotage par les orifices 50 de sortir de ce capotage et de s'écouler sur la surface 36 pour être ensuite collectée par les organes de déshuilage. Dans l'exemple représenté, le capotage 40 est réalisé en tôle, dont 10 l'épaisseur est par exemple comprise entre 0,4 et 0,6mm. Il est de préférence fendu sur toute sa dimension axiale de façon à pouvoir être rétreint lors de son montage dans l'arbre 10, en particulier à un diamètre inférieur au diamètre interne du rebord annulaire interne de l'arbre 10 de montage du flasque 16.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1.Dispositif de déshuilage pour une turbomachine, comprenant un premier arbre de rotor (10) tubulaire comportant une rangée annulaire d'orifices (12) traversants sensiblement radiaux dans lesquels sont montés des organes de déshuilage (14), ce premier arbre entourant une partie d'extrémité amont d'un deuxième arbre (20) et étant serré axialement contre ce deuxième arbre au moyen d'un écrou (24) vissé sur la partie d'extrémité amont du deuxième arbre, caractérisé en ce que le dispositif comprend en outre un capotage annulaire (40) de recouvrement de l'écrou et de la partie d'extrémité amont du deuxième arbre.
2. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capotage annulaire (40) est à section sensiblement en C dont l'ouverture est orientée vers l'aval et qui est engagé sur l'écrou et la partie d'extrémité amont du deuxième arbre de sorte que les parois annulaires externe (44) et interne (42) du capotage s'étendent respectivement radialement à l'extérieur et à l'intérieur de l'écrou et de la partie d'extrémité du deuxième arbre
3. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend un tube (26) de dégazage qui est monté à l'intérieur du deuxième arbre (20) et dont l'extrémité amont s'étend à l'intérieur de la partie d'extrémité amont du deuxième arbre (20), et en ce que la paroi radialement interne (42) du capotage (40) s'étend radialement à l'intérieur du tube de dégazage et est à faible distance radiale de la surface interne de ce tube ou en appui radial sur cette surface.
4. 4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que l'écrou (24) comporte à son extrémité amont une rangée annulaire de dents (52) axiales qui sont régulièrement réparties autour de l'axe longitudinal de l'écrou et qui sont engagées dans des orifices axiaux (50) traversants d'une paroi de fond (46) du capotage (40).
5. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les dents(52) de l'écrou (24) comportent une gorge annulaire interne de logement d'un anneau (56) fendu prenant appui axialement sur la paroi de fond du capotage (40) pour le bloquer axialement.
6. 6. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que la paroi annulaire externe (44) du capotage (40) est en appui radial sur une surface annulaire interne (36) du premier arbre (10).
7. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la paroi annulaire externe (42) du capotage (40) comporte des orifices (58) ou encoches de passage d'huile.
8. 8. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que la paroi radialement interne (42) du capotage (40) a une forme sensiblement cylindrique et sa paroi radialement externe (44) a une forme sensiblement tronconique qui s'étend d'amont en aval vers l'extérieur et comprend une partie d'extrémité aval recourbée vers l'intérieur.
9. 9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le capotage (40) est en tôle et comprend une fente radiale s'étendant sur toute sa dimension axiale.
10. 10. Capotage annulaire (40) à section sensiblement en C pour le recouvrement d'un écrou et d'une partie d'extrémité d'un arbre dans un dispositif de déshuilage de turbomachine selon l'une des revendications précédentes, comprenant deux parois annulaires s'étendant l'une à l'intérieur de l'autre, la paroi annulaire interne (42) étant sensiblement cylindrique et la paroi radialement externe (44) étant sensiblement tronconique avec une partie d'extrémité libre qui est recourbée vers l'intérieur et comporte des orifices (58) ou encoches radiales, la paroi de fond (46) du capotage comportant des orifices axiaux (50) traversants régulièrement répartis autour de l'axe longitudinal du capotage.