FR3010728A1 - Ecrou de serrage et d'evacuation d'huile, et turbomachine - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un dispositif (1) de commande du calage des pales d'un rotor, comprenant : - un arbre (2) radial, dont la rotation commande le calage des pales, - un palier (5) de guidage de l'arbre (2) radial, caractérisé en ce qu'il comprend : - un écrou (7) o venant serrer le palier (5) de guidage selon l'axe (18) radial, et o comprenant une nervure (8) circonférentielle s'étendant en saillie vers l'extérieur de l'écrou (7), pour le guidage d'une huile de lubrification vers l'extérieur de l'écrou (7). L'invention concerne également une turbomachine comprenant un tel dispositif.

Description

Domaine de l'invention L'invention concerne un dispositif de commande du calage des pales d'un rotor permettant d'empêcher des fuites de l'huile de lubrification. Elle concerne également une turbomachine comprenant un tel dispositif.
Présentation de l'Art Antérieur Les soufflantes de turbomachine comprenant au moins un rotor et des pales à calage variable sont connues de l'état de la technique. Le calage géométrique est l'angle formé par la corde du profil de la pale et l'axe de rotation du moteur. A cet effet, on connaît un dispositif comprenant un arbre 100 radial lié à la pale par un pivot, la rotation de l'arbre radial commandant le calage des pales (Figure 1). Un palier 101 de guidage (roulements) est en général prévu pour guider la rotation de l'arbre radial. A ce niveau, la turbomachine comprend différentes enceintes. Ainsi, la turbomachine comprend successivement, en s'éloignant de l'axe moteur: une enceinte 102 comprenant de l'huile (communément appelée enceinte huile), une enceinte 103 air, une enceinte 104 pressurisée et enfin la veine 105 aérodynamique. Il est connu que les paliers sont lubrifiés par l'intermédiaire d'huile. Or, cette huile a tendance à fuir depuis les paliers vers l'enceinte air. Il convient donc d'empêcher que cette huile ne rejoigne l'enceinte pressurisée, car elle risquerait de rejoindre la veine 105 aérodynamique via les jonctions 106 et de s'enflammer. Présentation de l'invention L'invention propose un dispositif de commande du calage des pales d'un rotor, comprenant : un arbre radial, dont la rotation commande le calage des pales, un palier de guidage de l'arbre radial, caractérisé en ce qu'il comprend : - un écrou o venant serrer le palier de guidage selon l'axe radial, et o comprenant une nervure circonférentielle s'étendant en saillie vers l'extérieur de l'écrou, pour le guidage d'une huile de lubrification du palier vers l'extérieur de l'écrou. L'invention est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible : l'écrou comprend une gorge circonférentielle coiffée par la nervure circonférentielle ; la gorge circonférentielle comprend un ou plusieurs trous d'évacuation d'huile, pour l'évacuation d'huile hors de l'écrou ; la nervure circonférentielle s'étend également en saillie vers l'intérieur de l'écrou ; le dispositif comprenant une cavité circonférentielle coiffée par la partie de la nervure en saillie vers l'intérieur de l'écrou ; la nervure circonférentielle s'étend en saillie vers l'intérieur de l'écrou de sorte à coiffer la cavité, et l'écrou comprend un ou plusieurs trous d'évacuation d'huile en vis-à-vis de la cavité, de sorte à assurer un guidage de l'huile de la cavité vers l'extérieur de l'écrou ; l'écrou entoure un arbre radial, et la partie de la nervure en saillie vers l'intérieur de l'écrou coiffe une zone de jonction entre l'arbre radial et l'écrou ; l'écrou comprend un joint circonférentiel en contact avec une virole de support du palier de guidage, et la partie de la nervure en saillie vers l'extérieur de l'écrou coiffe une zone de contact entre le joint circonférentiel et la virole. L'invention concerne également une turbomachine, comprenant un rotor muni de pales à calage variable, et un dispositif de commande du 30 calage de ces pales, conforme à ce qui a été décrit précédemment.
Selon un mode de réalisation, la turbomachine comprend une première enceinte comprenant de l'air, une deuxième enceinte pressurisée, séparée de la première enceinte par une virole présentant des zones de jonction susceptibles d'autoriser un passage d'huile de la première enceinte vers la deuxième enceinte, et dans laquelle l'écrou est configuré pour guider l'huile vers la première enceinte en dehors des zones de jonction. L'invention offre une solution simple et efficace pour éviter des fuites d'huile vers la veine aérodynamique. En outre, l'invention propose une solution qui assure à la fois le maintien du palier et l'évacuation d'huile. En particulier, la solution ne nécessite pas l'ajout de nouvelles pièces. L'invention permet une intégration aisée, ne nécessitant pas de modifications substantielles du dispositif de commande du calage des pales. Enfin, la fabrication du dispositif est simple et ne présente pas de conséquences sur le temps et les coûts de fabrication du dispositif de commande du calage des pales.
Présentation des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative, et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : - la Figure 1 est une représentation d'une partie d'un dispositif de commande du calage des pales selon l'art antérieur ; - la Figure 2 est une représentation d'une partie d'un mode de réalisation d'un dispositif de commande du calage des pales selon l'invention ; - la Figure 3 est une représentation d'un écrou mis en place dans un dispositif de commande du calage des pales ; - la Figure 4 est une représentation de cet écrou.
Description détaillée On a représenté en Figure 1 un mode de réalisation d'un dispositif 1 de commande du calage des pales d'un rotor. Ce dispositif 1 peut être installé dans une turbomachine comprenant un rotor dont les pales sont à calage variable. Par exemple, une turbomachine à soufflante non carénée et comprenant deux rotors contrarotatifs peut comprendre un tel dispositif 1. Le dispositif 1 comprend un arbre 2 radial, dont la rotation autour de son propre axe commande le calage des pales. L'axe 18 radial est l'axe qui s'étend radialement par rapport à l'axe 19 longitudinal de la turbomachine, le rotor étant en rotation autour dudit axe 19 longitudinal. Le dispositif 1 comprend en outre un palier 5 de guidage de l'arbre 2 radial. Ce palier 5 est de type à roulements et permet de supporter et de guider la rotation de l'arbre 2 radial. De manière classique, les pales du rotor subissent deux rotations : l'une autour de leur propre axe, afin de régler leur calage, et l'autre autour de l'axe 19 longitudinal de la turbomachine. Comme énoncé précédemment, le palier 5 de guidage est lubrifié par de l'huile. La turbomachine dans laquelle le dispositif 1 est installé comprend une première enceinte 27 comprenant de l'air, et une deuxième enceinte 28 pressurisée, séparée de la première enceinte 27 par une virole 29. Des zones 32 de jonction, présentes entre la virole 29 et l'arbre 2 radial, sont susceptibles d'autoriser un passage d'huile de la première enceinte 27 vers la deuxième enceinte 28, qu'il convient d'éviter. Le dispositif 1 comprend en outre un écrou 7. Cet écrou 7 est par 25 exemple axisymétrique et comprend en son centre un passage fileté 31. Le passage fileté 31 permet d'engager l'écrou 7 sur l'arbre 2 radial. L'écrou 7 vient serrer le palier 5 de guidage selon l'axe 18 radial, évitant ainsi un déplacement du palier 5 selon cet axe 18. Le palier 5 de guidage est en appui contre un épaulement 22 de 30 l'arbre 2 radial, et contre une virole 23 de support du palier 5 de guidage et un autre écrou 26 de serrage.
L'écrou 7 assure ainsi une fonction de serrage du palier 5 de guidage, en coopération avec d'autres pièces du dispositif 1. Des crabots 30 de serrage sont prévus sur la circonférence de la partie supérieure de l'écrou 7 afin de le serrer contre le palier 5. Les crabots 30 coopèrent avec un anneau 33 anti-rotation prévu sur l'arbre 2 radial, afin d'assurer un arrêt de l'écrou 7. Comme illustré en Figures 3 et 4, l'écrou 7 comprend en outre une nervure 8 circonférentielle s'étendant en saillie vers l'extérieur de l'écrou 7. Cette nervure 8 constitue donc une extension orthogonale à l'axe radial.
Celle-ci s'étend en général au niveau de la face supérieure de l'écrou 7 (la face supérieure de l'écrou 7 est la face la plus proche des pales). Cette nervure 8 prend la forme d'une casquette qui chapeaute l'écrou 7 La nervure 8 permet de guider l'huile de lubrification du palier 5 vers l'extérieur de l'écrou 7. En particulier, la nervure 8 empêche de par son extension en saillie un retour d'huile vers l'écrou 7, et en particulier, empêche un retour d'huile vers les zones 32 de jonction séparant la première enceinte 27 de la deuxième enceinte 28.
La face inférieure, selon l'axe radial, de la nervure 8 constitue un rebord circonférentiel qui empêche un retour d'huile vers l'écrou 7 et les zones 32 de jonction. Elle participe ainsi à la création d'un chemin préférentiel de guidage de l'huile hors de l'écrou 7. Comme détaillé par la suite, la nervure 8 permet de coiffer des zones 25 dans lesquelles de l'huile est susceptible de fuir, afin de guider préférentiellement l'huile hors des zones où la présence d'huile est proscrite. En particulier, étant donné que l'écrou 7 comprend un joint 21 circonférentiel en contact avec la virole 23 de support du palier 5 de 30 guidage, de l'huile peut s'échapper de la zone 24 de contact entre le joint 21 et la virole 23. Cette huile risque de rejoindre les zones 32 de jonction où le passage d'huile est à proscrire.
Or, la partie de la nervure 8 en saillie vers l'extérieur de l'écrou 7 coiffe la zone 24 de contact entre la virole 23 et le joint 21 circonférentiel. Ainsi, si de l'huile s'échappe de cette zone 24 de contact, elle rencontre la nervure 8 qui l'empêche de poursuivre son chemin vers les zones 32 de jonction. L'huile est alors guidée par la nervure 8 de manière préférentielle vers l'extérieur de l'écrou 7 (selon l'axe longitudinal) et peut être évacuée. Comme illustré en Figures 3 et 4, l'écrou 7 peut comprendre une gorge 10 circonférentielle coiffée par la nervure 8 circonférentielle.
Un ou plusieurs trous 11 d'évacuation d'huile sont prévus sur la circonférence de l'écrou 7, en général au niveau de la gorge 10. Ces trous 11 permettent un passage d'huile à travers la paroi de l'écrou 7, de l'intérieur de l'écrou 7 vers l'extérieur de celui-ci (selon l'axe longitudinal). Ces trous 11 participent également à la création d'un passage préférentiel de l'huile hors de l'écrou 7 et des zones 32 de jonction. Ainsi, selon un mode de réalisation, la nervure 8 circonférentielle s'étend également en saillie vers l'intérieur de l'écrou 7. Cette configuration permet la création d'une cavité 6 circonférentielle autour de l'arbre 2 radial. Cette cavité 6 est coiffée par la partie de la nervure 8 en saillie vers l'intérieur de l'écrou 7. Etant donné que l'écrou 7 entoure l'arbre 2 radial, des zones 25 de jonction entre l'écrou 7 et l'arbre 2 radial sont susceptibles de laisser passer de l'huile de lubrification provenant du palier 5. Or, ces fuites sont néfastes, étant donné que les zones 32 de jonction sont situées à proximité immédiate des zones 25 de jonction, selon l'axe radial. L'écrou 7 est configuré de sorte que la partie de la nervure 8 en saillie vers l'intérieur de l'écrou 7 coiffe la zone 25 de jonction entre l'arbre 2 radial et l'écrou 7. Ainsi, aussi bien la partie en saillie interne que la partie en saillie externe de la nervure 8 coiffent des zones dans lesquelles de l'huile est susceptible de fuir, afin de guider préférentiellement l'huile hors des zones où la présence d'huile est proscrite.
L'huile a tendance à rejoindre la cavité 6 mais ne peut s'échapper selon l'axe radial de par la présence de la nervure 8, qui joue le rôle de casquette coiffant la cavité 6. Les trous 11 présents sur la gorge 10 circonférentielle de l'écrou 7 sont disposés en vis-à-vis de la cavité 6. Ainsi, l'huile est guidée à partir de la cavité 6 par la nervure 8 vers les trous 11, et donc vers l'extérieur de l'écrou 7. L'huile rencontre alors la partie de la nervure 8 en saillie externe, dont la face inférieure définit un rebord qui guide l'huile vers l'extérieur de l'écrou 7 et l'empêche de revenir vers l'écrou 7, et en particulier vers les zones 32 de jonction (voir le chemin 35 de l'huile en Figure 2). L'écrou 7 permet donc de guider l'huile vers la première enceinte 27 en dehors des zones 32 de jonction. L'huile peut alors être récupérée pour une nouvelle utilisation dans la turbomachine.
L'écrou 7 peut être fabriqué par fonderie. Alternativement, un usinage d'un écrou 7 standard permet de créer la nervure 8, la gorge 10 ainsi que les trous 11. On remarque qu'en général, un dispositif lance-gouttes permet de lancer des gouttes dans un sens radial par rapport à sa rotation, alors que l'axe de l'écrou 7 est orthogonal à l'axe de rotation des pales (l'écrou 7 appartient à la partie mobile de la turbomachine, dont l'axe de rotation principal est l'axe 19 longitudinal), Comme on peut le constater, l'invention offre une solution simple et efficace pour éviter des fuites d'huile vers la veine aérodynamique.
L'écrou permet, via une unique pièce, d'assurer à la fois le serrage du palier et l'évacuation d'huile. L'intégration de l'écrou est aisée et ne nécessite pas de modifications substantielles du dispositif de commande du calage des pales.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS1. Dispositif (1) de commande du calage des pales d'un rotor, comprenant : un arbre (2) radial, dont la rotation commande le calage des pales, un palier (5) de guidage de l'arbre (2) radial, caractérisé en ce qu'il comprend : un écrou (7) o venant serrer le palier (5) de guidage selon l'axe (18) radial, et o comprenant une nervure (8) circonférentielle s'étendant en saillie vers l'extérieur de l'écrou (7), pour le guidage d'une huile de lubrification du palier (5) de guidage vers l'extérieur de l'écrou (7).
  2. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel l'écrou (7) comprend une gorge (10) circonférentielle coiffée par la nervure (8) circonférentielle.
  3. 3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel la gorge (10) circonférentielle comprend un ou plusieurs trous (11) d'évacuation d'huile, pour l'évacuation d'huile hors de l'écrou (7).
  4. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel la nervure (8) circonférentielle s'étend également en saillie vers l'intérieur de l'écrou (7).
  5. 5. Dispositif selon la revendication 4, comprenant une cavité (6) circonférentielle coiffée par la partie de la nervure (8) en saillie vers l'intérieur de l'écrou (7).
  6. 6. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel : - la nervure (8) circonférentielle s'étend en saillie vers l'intérieur de l'écrou de sorte à coiffer la cavité (6), - l'écrou comprend un ou plusieurs trous (11) d'évacuation d'huile en vis-à-vis de la cavité (6), 3010 72 8 9 de sorte à assurer un guidage de l'huile de la cavité (6) vers l'extérieur de l'écrou (7).
  7. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel 5 - l'écrou (7) entoure l'arbre (2) radial, et - la partie de la nervure (8) en saillie vers l'intérieur de l'écrou (7) coiffe une zone (25) de jonction entre l'arbre (2) radial et l'écrou (7).
  8. 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel : 10 l'écrou (7) comprend un joint (21) circonférentiel en contact avec une virole (23) de support du palier (5) de guidage, et la partie de la nervure (8) en saillie vers l'extérieur de l'écrou (7) coiffe une zone (24) de contact entre la virole (23) et le joint (21) circonférentiel. 15
  9. 9. Turbomachine, caractérisée en ce qu'elle comprend : un rotor, comprenant des pales à calage variable; un dispositif (1) de commande du calage de ces pales, conforme à l'une des revendications 1 à 8. 20
  10. 10. Turbomachine selon la revendication 9, comprenant une première enceinte (27) comprenant de l'air, une deuxième enceinte (28) pressurisée, séparée de la première enceinte (27) par une virole (29) présentant des zones (32) de 25 jonction susceptibles d'autoriser un passage d'huile de la première enceinte (27) vers la deuxième enceinte (28), et dans laquelle : - l'écrou (7) est configuré pour guider l'huile vers la première enceinte (27) en dehors des zones (32) de jonction.
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