FR3030616A1 - Support de palier pour turbomachine, notamment turboreacteur - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un support (1) de palier pour turbomachine dont les parois définissent une enceinte d'air huilé et présentent au moins une cavité annulaire dans laquelle un anneau d'huile est susceptible de se former lorsque la turbomachine est en rotation, au moins une ouverture (8a) disposée au niveau de ladite cavité annulaire permettant l'évacuation de l'huile par un conduit (9) prévu à cet effet. Au moins un obstacle (17) est disposé dans la cavité annulaire pour empêcher ou limiter la formation d'un anneau d'huile. L'invention concerne également une turbomachine, notamment turboréacteur, comportant un tel support de palier.

Description

DOMAINE TECHNIQUE GÉNÉRAL ET ART ANTÉRIEUR La présente invention concerne les supports de palier de turbomachine, telle qu'un turboréacteur. Une turbomachine comporte généralement, d'amont en aval 5 dans le sens de l'écoulement des gaz, un compresseur, une chambre de combustion et une turbine. Le compresseur et la turbine sont constitués d'un premier ensemble de pièces fixes constituant le stator et d'un second ensemble de pièces, susceptible d'être mis en rotation par rapport au stator, 10 constituant le rotor. La rotation du rotor par rapport au stator est rendue possible au moyen de différents paliers de rotation. Dans le cas de la turbine basse pression d'un turboréacteur, ces paliers sont montés sur des supports de paliers eux-mêmes montés sur le carter d'échappement, chaque support de palier supportant un palier amont 15 et un palier aval. Classiquement, différents conduits servant de passages d'air sont aménagés sur le support de palier pour faciliter la circulation de l'air huilé dans les différentes zones de celui-ci et récupérer les huiles qui pourraient s'accumuler dans les cavités inter-paliers. En particulier, 20 un conduit de récupération est habituellement prévu à « 6h » en azimut sur ledit support afin de permettre une aspiration de l'huile en surplus. Lors de l'utilisation de la turbomachine, l'huile des paliers est projetée sur les parois du support de palier du fait de la rotation de 25 l'arbre. À certains régimes moteurs, il arrive qu'un anneau d'huile se forme sur les parois internes du support. Or, la formation de cet anneau, qui peut tourner avec une vitesse importante à l'intérieur du support de palier, ne permet plus l'écoulement gravitaire vers le conduit de récupération. 30 PRESENTATION DE L'INVENTION Un but de l'invention est de proposer une structure qui permet de limiter ou empêcher la formation de cet anneau d'huile. À cet effet il est proposé un support de palier pour turbomachine 5 dont les parois définissent une enceinte d'air huilé et présentent au moins une cavité annulaire dans laquelle un anneau d'huile est susceptible de se former lorsque la turbomachine est en rotation, au moins une ouverture disposée au niveau de ladite cavité annulaire permettant l'évacuation de l'huile par un conduit prévu à cet effet, 10 caractérisé en ce qu'au moins un obstacle est disposé dans la cavité annulaire pour empêcher ou limiter la formation d'un anneau d'huile. Un tel support peut supporter un palier amont et un palier aval, et comporter : - une partie tronconique s'étendant depuis le palier amont vers l'aval, 15 - une partie flasque qui s'étend depuis la partie tronconique jusqu'au palier aval et délimite l'enceinte d'air huilé. Au moins un obstacle peut alors être disposé dans le fond de la cavité annulaire définie par la paroi tronconique et la partie flasque. Également, il peut comporter au moins une paroi de support de 20 virole qui s'étend annulairement à partir de la partie tronconique et autour de celle-ci. Un obstacle peut alors être disposé dans le fond de la cavité annulaire que définit ladite paroi. Notamment, au moins un passage d'air peut être ménagé entre la cavité annulaire définie par la paroi tronconique et la partie flasque 25 et la cavité de la paroi support de virole. Des obstacles pour l'une et l'autre des deux cavités peuvent être une même pièce qui s'étend à travers ledit passage et qui présente d'un côté une partie dans le fond d'une cavité et de l'autre une partie dans le fond de l'autre cavité. En outre, un obstacle peut être disposé au niveau d'une 30 ouverture de la cavité annulaire permettant l'évacuation de l'huile. Il peut être un muret qui s'étend transversalement entre les parois intérieures de la cavité annulaire.
Un tel muret comporte avantageusement les différents caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison : - un muret est centré sur l'ouverture de la cavité annulaire permettant l'évacuation d'huile ; - un muret est une plaque qui comporte une partie principale épousant le fond de la cavité annulaire définie par la paroi tronconique et la partie flasque et deux pattes dont l'une épouse le fond de la cavité annulaire définie par la paroi de support de virole et dont l'autre s'étend dans le fond du passage d'air ; - un muret est monté dans les cavités annulaires, après fonderie des parois dudit support de palier, ledit muret étant soudé à celles-ci ; - la tranche de la partie principale du muret est engagée dans une fente de la partie flasque et soudée sur celle-ci, la patte qui s'étend dans le fond du passage d'air étant engagée dans une fente de la paroi de fond dudit passage et soudée à celle-ci ; - le muret présente un chanfrein qui autorise son basculement lors de sa mise en place ; - le muret est venu de matière avec le support de palier, lors de la fonderie de la pièce.
D'autres variantes d'obstacle sont envisageables. Notamment, l'obstacle peut être une écope disposée sur le côté de l'ouverture. L'invention concerne également une turbomachine, notamment turboréacteur, comportant un tel support de palier.
PRESENTATION DES FIGURES D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés, sur lesquels : - La figure 1 est une représentation schématique en perspective illustrant un mode de réalisation possible pour un support de palier conforme à l'invention ; - La figure 2 est une représentation en coupe du support de palier de la figure 1 ; - La figure 3 est une représentation schématique en perspective en vue amont du support de palier des figures 1 et 2 avec un muret empêchant la formation d'un anneau d'huile ; - La figure 4 est une représentation schématique en coupe du support de palier de la figure 3 ; - La figure 5 est une vue de côté du muret du support de palier de la figure 3 ; - Les figures 6a et 6b sont des représentations en perspective de détails du support de palier des figures 3 et 4 sur lesquelles apparaissent les fentes de la partie flasque et du passage d'air huilé dans lesquelles le muret est destiné à s'engager ; - La figure 7 illustre un mode de réalisation avec un muret venu de fonderie avec le reste du support de palier ; - La figure 8 est une vue en perspective éclatée illustrant un autre mode de réalisation possible. DESCRIPTION DETAILLEE Sur les figures 1 à 4, on a représenté un support de palier 1 de turbine basse pression, qui est solidaire d'un carter d'échappement (non représenté) et qui supporte un palier amont 2 et un palier aval 3 guidant les pièces du rotor de la turbomachine dans leur rotation autour de l'axe longitudinal A de celle-ci. La flèche F sur la figure 2 indique de façon générale le sens de circulation des gaz dans la turbine, les termes « amont » et « aval » étant dans tout le présent texte définis par rapport à ce sens de circulation. Le support de palier 1 est une pièce présentant une forme générale de révolution autour de l'axe A. Il comporte en particulier : 30 - une partie tronconique 11 qui s'étend en s'élargissant depuis l'amont vers l'aval, à partir du palier amont 2, ladite partie tronconique 11 étant prolongée en amont par une paroi annulaire 14 portant une virole d'étanchéité 14a ; une partie flasque 12 qui s'étend à partir d'un point milieu de la partie tronconique 11, jusqu'au palier aval 3, l'anneau par lequel elle maintient le palier aval 3 se prolongeant en aval de celui-ci par une paroi annulaire 12a se terminant par une bride 6, sur laquelle est fixée un couvercle d'arrivée d'huile 4. En amont du flasque 12, le support de palier 1 est dans un environnement d'air huilé (gouttelettes en suspension - enceinte 5), les paliers 2 et 3 étant alimentés en huile par différents gicleurs (non représentés) répartis autour de l'axe A.
Plusieurs conduits 7 formant des passages d'air sont répartis tout autour de la partie flasque 12, du côté aval de celle-ci. Ils débouchent par des ouvertures 7a (figure 3) prévues à cet effet d'une part dans la paroi annulaire 12a et d'autre part dans la partie flasque 12. Ces passages d'air 7 mettent ainsi en communication d'une part l'enceinte 5A délimitée par la paroi 12a et le couvercle 4 et d'autre part l'enceinte 5 en amont du flasque 12. Des passages d'air 8 sont également prévus entre la paroi annulaire 14 portant la virole 14a et la partie tronconique 11. Ces passages 8 et les ouvertures 8a qui correspondent dans ces parois (figure 3 pour l'ouverture 8a de la partie tronconique 11) mettent quant à eux en communication la zone au niveau de la virole 14 et l'enceinte 5 en amont du flasque 12. Au moins l'un de ces passages 8, et notamment celui disposé à 6H sur la turbomachine, est raccordé à un conduit 9 d'aspiration 25 d'huile qui permet la récupération de l'huile qui tombe par gravité dans ce passage 8. Ces différents passages d'huile 7 et 8 facilitent la circulation des gouttelettes d'huile dans l'enceinte 5 du support de palier 1, les gouttelettes d'huile circulant dans ladite enceinte 5 ainsi qu'indiqué 30 schématiquement par les flèches sur la figure 2. Le fond de la paroi annulaire 14 de la virole 14a (c'est-à-dire la surface annulaire intérieure de ladite paroi qui est la plus éloignée de l'axe A), comme le fond des parois de la partie tronconique 11 et de la partie formant flasque 12 (défini par les surfaces annulaires intérieures au voisinage de l'intersection desdites parois 11 et 12), constituent des cavités annulaires 15 et 16 où, du fait de la force centrifuge qui s'exerce sur les gouttelettes d'huile lorsque la turbomachine est en rotation, il peut se former un anneau d'huile lui-même en rotation (figure 2). La formation de ces anneaux d'huile empêche une récupération satisfaisante de l'huile par le système de lubrification. Pour éviter que de tels anneaux ne se forment, ou à tout le 10 moins les limiter, on prévoit un ou plusieurs obstacles 17 dans les cavités annulaires 15 et 16 dans lesquelles des anneaux d'huile sont susceptibles de se former (figures 3 et suivantes). Un tel obstacle 17 s'étend de préférence de façon transversale dans le fond desdites cavités 15, 16, c'est-à-dire entre les parois 15 intérieures desdites cavités 15, 16, avec une composante parallèle à l'axe A longitudinal de façon à couper/bloquer les éventuels anneaux d'huile qui pourraient se former. Les bords dudit obstacle 17 épousent autant que possible la forme des parois desdites cavités 15, 16. 20 Il peut être disposé en un endroit quelconque dans la ou des cavité(s) annulaire(s) 15, 16 pour laquelle (lesquelles) il sert à bloquer le cheminement d'huile. Une disposition au niveau de l'ouverture 8a d'un passage d'air 8 relié à un conduit d'aspiration 9, par exemple l'ouverture 8a qui est disposée à 6H sur la turbomachine, est toutefois 25 préférée. Dans ce cas en particulier, l'obstacle 17 est disposé par rapport à l'ouverture 8a, non pas sur le côté de celle-ci, mais à l'intérieur, de façon à ce que l'huile puisse s'écouler d'un côté et de l'autre de l'obstacle 17. Un tel obstacle est par exemple un muret 17, typiquement une 30 plaque, de préférence métallique, qui est ajouté à l'intérieur du support de palier, en au moins une zone de la cavité annulaire 15, 16 pour laquelle on souhaite pouvoir bloquer le cheminement pour l'huile.
La forme et les dimensions du muret 17 sont essentiellement dépendantes de la structure du support de palier 1. Par exemple, ainsi qu'illustré sur les figures 5 et 6a, 6b, la plaque qui constitue le muret 17 peut comporter une partie principale 18 qui assure le blocage de la formation d'un anneau d'huile dans la cavité annulaire 16 et deux pattes 19 et 20 dont l'une (patte 19) assure le blocage de la formation d'un anneau d'huile dans la cavité annulaire 15, tandis que l'autre (patte 20) est engagée dans le conduit de passage d'air 8.
Du côté opposé aux deux pattes 19 et 20, la partie 18 s'engage dans une fente 12b (figure 6a) ménagée à cet effet dans la paroi 12. Elle est conformée avec (figure 5): - un bord de fond 18a destiné à épouser la forme du renfoncement de la paroi de fond de l'ouverture 8a, - une tranche latérale 18b destinée à s'engager dans la fente 12b (figure 6a) ménagée dans la paroi de flasque 12, - un rebord supérieur 18c opposé au rebord de fond 18a, ce rebord 18c s'étendant en étant sensiblement parallèle à l'axe A lorsque le muret est en place, - un bord 18d de chanfrein, - un retour 18e qui relie le bord 18d à un bord de la patte 19 et qui est perpendiculaire à celui-ci. De cette façon, lorsque le muret 17 est en place, sa partie principale 18 épouse autant que possible les parois de la cavité 16.
Sa hauteur est adaptée en fonction du support de palier 1 utilisé. La hauteur maximale h de cette partie 18 est par exemple choisie supérieure à la profondeur maximale du renfoncement de l'ouverture 8a, afin que le muret 17 bloque la zone la plus grande possible au niveau de la cavité 16.
La patte 19 est quant à elle conformée pour s'engager à travers l'ouverture du passage d'air 8 et s'étendre dans la cavité 15. Elle est conformée avec une forme rectangulaire sensiblement complémentaire de celle de la paroi 14.
La patte 20 est quant à elle reçue dans une fente 8b (figure 6b) ménagée à travers la paroi externe du passage d'air 8. Le muret 17 est préférablement centré sur la sortie 8a et le conduit 9 de récupération d'huile. En variante, le muret 17 peut ne pas 5 être centré sur la sortie 8a et le conduit 9 mais être légèrement décalé. Dans l'exemple qui vient d'être décrit, le muret 17 est mis en place sur le support de palier 1 et soudé sur celui-ci. Il est ainsi possible d'équiper des supports de palier déjà 10 fabriqués. La mise en place du muret 17 se fait en l'introduisant de façon inclinée pour engager ses pattes 19 et 20 dans le passage d'air 8, puis en le basculant pour qu'il prenne sa position où sa tranche 18b est engagée dans la fente 12b de la paroi 12, tandis que la patte 20 15 s'engage dans la fente 8b dans le fond du passage 8. Le bord 18d de chanfrein est déterminé pour permettre ce basculement. Une fois le muret en place, il est soudé sur le support de palier 1, en particulier au niveau de sa tranche 18b et de sa patte 20 20 engagées respectivement dans les fentes 12b et 8b. Alternativement, comme illustré sur la figure 7, le muret 17 est réalisé lors de la fonderie du support de palier 1 en venant de matière avec ce dernier. De cette façon, sa forme peut être encore mieux adaptée à la géométrie du support de palier 1.
25 On remarque en particulier que le muret 17 peut épouser davantage la géométrie du support de palier et obstruer plus efficacement encore les cavités annulaires 15, 16. En particulier, aucun chanfrein n'a à être prévu, de sorte que le muret 17 obture plus efficacement la cavité 16.
30 D'autres variantes de forme d'obstacle peuvent encore être envisagées. Par exemple, ainsi qu'illustré sur la figure 8, l'obstacle peut se présenter sous la forme d'une écope 27 disposée sur le côté de l'ouverture 8a et présentant une forme convexe qui en fonctionnement du moteur arrête l'huile et la redirige vers l'ouverture 8a et le conduit d'aspiration d'huile 9.

Claims (14)

  1. REVENDICATIONS1. Support (1) de palier pour turbomachine dont les parois définissent une enceinte d'air huilé (5) et présentent au moins une cavité annulaire (15, 16) dans laquelle un anneau d'huile est susceptible de se former lorsque la turbomachine est en rotation, au moins une ouverture (8a) disposée au niveau de ladite cavité annulaire (15, 16) permettant l'évacuation de l'huile par un conduit (9) prévu à cet effet, caractérisé en ce io qu'au moins un obstacle (17) est disposé dans la cavité annulaire (15, 16) pour empêcher ou limiter la formation d'un anneau d'huile.
  2. 2. Support de palier (1) selon la revendication 1, supportant un 15 palier amont et un palier aval, ledit support comportant : une partie tronconique (11) s'étendant depuis le palier amont vers l'aval, une partie flasque (12) qui s'étend depuis la partie tronconique (11) jusqu'au palier aval et délimite l'enceinte 20 d'air huilé, dans lequel au moins un obstacle (17) est disposé dans le fond de la cavité annulaire définie par la paroi tronconique (11) et la partie flasque (12). 25
  3. 3. Support de palier selon la revendication 2, comportant au moins une paroi de support de virole (14) qui s'étend annulairement à partir de la partie tronconique (11) et autour de celle-ci, dans lequel un obstacle (17) est également disposé dans le fond de la cavité annulaire que définit ladite paroi. 30
  4. 4. Support de palier selon l'une des revendications 2 ou 3, dans lequel au moins un passage d'air est ménagé entre la cavité annulaire définie par la paroi tronconique (11) et la partie À,flasque (12) et la cavité de la paroi support de virole, caractérisé en ce que des obstacles pour l'une et l'autre des deux cavités sont une même pièce (17) qui s'étend à travers ledit passage et qui présente d'un côté une partie dans le fond d'une cavité et de l'autre une partie dans le fond de l'autre cavité.
  5. 5. Support de palier selon l'une des revendications précédentes, dans lequel un obstacle (17) est disposé au niveau d'une ouverture (8a) de la cavité annulaire permettant l'évacuation de io l'huile.
  6. 6. Support de palier (1) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'obstacle est un muret (17) qui s'étend transversalement entre les parois intérieures de la cavité 15 annulaire.
  7. 7. Support de palier selon les revendications 5 et 6 prises en combinaison, dans lequel un muret (17) est centré sur l'ouverture de la cavité annulaire permettant l'évacuation 20 d'huile.
  8. 8. Support de palier (1) selon les revendications 6 et 7 prises en combinaison, dans lequel un muret (17) est une plaque qui comporte une partie principale épousant le fond de la cavité 25 annulaire définie par la paroi tronconique (11) et la partie flasque (12) et deux pattes dont l'une épouse le fond de la cavité annulaire définie par la paroi de support de virole et dont l'autre s'étend dans le fond du passage d'air. 30
  9. 9. Support de palier selon l'une des revendications 6 à 8, dans lequel un muret (17) est monté dans les cavités annulaires, après fonderie des parois dudit support de palier, ledit muret étant soudé à celles-ci.
  10. 10.Support de palier selon la revendication 9, dans lequel la tranche de la partie principale du muret (17) est engagée dans une fente de la partie flasque (12) et soudée sur celle-ci, la patte qui s'étend dans le fond du passage d'air étant engagée dans une fente de la paroi de fond dudit passage et soudée à celle-ci.
  11. 11.Support de palier selon l'une des revendications précédentes, io dans lequel le muret présente un chanfrein qui autorise son basculement lors de sa mise en place.
  12. 12.Support de palier (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le muret (6) est venu de matière avec le 15 support de palier (1), lors de la fonderie de la pièce.
  13. 13. Support de palier selon la revendication 5, dans lequel l'obstacle est une écope (27) disposée sur le côté de l'ouverture (8a). 20
  14. 14. Turbomachine, notamment turboréacteur, comportant un support de palier selon l'une des revendications précédentes.
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