FR3036729A1 - Dispositif de refroidissement d’un palier a roulement pour une turbomachine. - Google Patents

Abstract

Dispositif de refroidissement d'un palier à roulement (112), en particulier pour une turbomachine, le dispositif comportant un support annulaire (124) de palier comportant une paroi (134) sensiblement cylindrique dont une face périphérique interne (136) est configurée pour entourer une bague externe (122) dudit palier à roulement. La paroi est équipée de moyens (132) de distribution de fluide de refroidissement qui comprennent un réseau fluidique de circulation dudit fluide et d'alimentation en fluide de gorges annulaires (144) de refroidissement du palier.

Description

1 Dispositif de refroidissement d'un palier à roulement pour une turbomachine DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne notamment un dispositif de refroidissement d'un palier à roulement, en particulier pour une turbomachine, par exemple d'un aéronef. ETAT DE L'ART De manière classique, un palier à roulement de turbomachine est monté entre une pièce interne et une pièce externe, le palier comportant des éléments roulants montés entre une bague externe solidaire de la pièce externe, et une bague interne solidaire de la pièce interne. Les éléments roulants peuvent être reçus dans des logements d'une cage annulaire qui est intercalée entre les bagues et qui permet notamment de maintenir les éléments roulants à distance les uns des autres. Dans le cas où le palier est monté entre une pièce de stator, en général externe, et une pièce de rotor, en général interne, l'une des bagues (en général externe) est solidaire d'un support annulaire de palier. Un palier de turbomachine est en général lubrifié au moyen d'au moins un gicleur qui pulvérise de l'huile sur le palier ou au voisinage du palier. Le palier et le ou les gicleurs d'huile sont en général situés dans une enceinte de lubrification dans laquelle règne un brouillard d'huile, cette enceinte faisant partie d'un module (c'est-à-dire d'un sous-ensemble) de la turbomachine.

Cependant, dans la technique actuelle, le ou les gicleurs sont situés sur un côté du palier et projettent de l'huile sur ce côté du palier. Les gicleurs sont alimentés en huile au moyen d'une canalisation. Les gicleurs ne sont pas solidaires du support de palier. La canalisation est assemblée aux gicleurs pendant les opérations de montage du module et cette action est réalisée en aveugle. La lubrification par l'intermédiaire de gicleurs n'est 3036729 2 pas précise. Elle peut varier suivant le débit et la pression d'huile et est très impactée par le positionnement des gicleurs. Par ailleurs, la projection d'huile sur le palier n'est pas toujours suffisante pour assurer son refroidissement.

5 La présente invention propose une solution simple, efficace et économique en particulier à ce dernier problème. EXPOSE DE L'INVENTION L'invention propose un dispositif de refroidissement d'un palier à roulement, en particulier pour une turbomachine, le dispositif comportant un 10 support annulaire de palier comportant une paroi sensiblement cylindrique dont une face périphérique interne est configurée pour entourer une bague externe dudit palier à roulement, ladite paroi est équipée de moyens de distribution de fluide de refroidissement qui comprennent un réseau fluidique de circulation dudit fluide, ce réseau fluidique comportant une 15 première entrée de fluide configurée pour être raccordée à des moyens d'alimentation en fluide de refroidissement, une première sortie de fluide configurée pour être raccordée à des moyens d'évacuation dudit fluide, une deuxième sortie de fluide reliée à ladite première entrée de fluide et en communication fluidique avec un premier conduit de passage d'huile de 20 ladite paroi en vue de l'alimentation en huile de refroidissement dudit palier, et une deuxième entrée de fluide reliée à ladite première sortie de fluide et en communication fluidique avec un second conduit de passage d'huile de ladite paroi en vue de la récupération de l'huile après refroidissement du palier.

25 On comprend ainsi que le fluide de refroidissement, qui est de préférence de l'huile et en particulier de l'huile de lubrification du palier, pénètre dans le réseau des moyens de distribution par la première entrée, puis en sort par la deuxième sortie afin de refroidir le palier. Après refroidissement du palier, l'huile pénètre à nouveau dans le réseau des 30 moyens de distribution par la deuxième entrée pour ensuite en ressortir par la première sortie pour être évacuée.

3036729 3 Le dispositif selon l'invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : - les moyens de distribution sont formés par un bloc répartiteur, 5 - le bloc répartiteur est rapporté et fixé sur ladite paroi, - les moyens de distribution sont situés sur une face périphérique externe de ladite paroi, - les conduits de passage d'huile de ladite paroi ont chacun une orientation sensiblement radiale par rapport à un axe de révolution de ladite paroi, 10 - les conduits de passage d'huile débouchent sur ladite face périphérique interne de ladite paroi, et - le réseau fluidique comprend une troisième entrée de fluide en communication fluidique avec un troisième conduit de passage d'huile de ladite paroi en vue de la récupération de l'huile après refroidissement du 15 palier, et une troisième sortie de fluide reliée à ladite troisième entrée de fluide et en communication fluidique avec un quatrième conduit de passage d'huile de ladite paroi en vue de l'alimentation en huile de refroidissement dudit palier. Selon ces dernières caractéristiques, on comprend que, après un 20 premier refroidissement du palier, l'huile pénètre dans le réseau des moyens de distribution par la troisième entrée pour ensuite en ressortir par la troisième sortie pour à nouveau servir au refroidissement du palier. De préférence, la circulation d'huile depuis la troisième entrée vers la troisième sortie intervient après la circulation d'huile depuis la première entrée vers la 25 deuxième sortie, et avant la circulation d'huile depuis la deuxième entrée vers la première sortie. La présente invention concerne également un ensemble comportant un tel dispositif et un palier à roulement, le palier à roulement comportant une bague externe qui est entourée par ladite paroi du support de palier et 30 qui comporte une face cylindrique externe en appui radial sur ladite face périphérique interne de ladite paroi, lesdits conduits de passage de ladite 3036729 4 paroi débouchant dans au moins une gorge annulaire définie entre lesdites faces en appui en vue de la circulation de fluide de refroidissement dans ladite au moins une gorge. Avantageusement, les moyens de distribution comprennent au 5 moins un doigt dont une extrémité libre est engagée dans une zone de ladite au moins une gorge, et coopère à étanchéité avec des parois de cette gorge afin de bloquer la circulation de fluide à travers cette zone. La présente invention concerne encore une turbomachine, en particulier d'aéronef, comportant au moins un dispositif ou un ensemble tel 10 que décrit ci-dessus. DESCRIPTION DES FIGURES L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins 15 annexés dans lesquels : - la figure 1 est une demi-vue schématique partielle en coupe axiale d'une enceinte de lubrification d'un palier à roulement d'une turbomachine d'aéronef, selon la technique antérieure, - la figure 2 est une vue schématique partielle de face d'un ensemble 20 comportant un palier à roulement et un dispositif de refroidissement selon l'invention, - la figure 3 est une vue à plus grande échelle d'une partie de la figure 2, - les figures 4 et 5 sont des vues schématiques en perspective de moyens de distribution de fluide de refroidissement du dispositif selon l'invention, et 25 - la figure 6 est une vue schématique de dessus des moyens de distribution des figures 4 et 5. DESCRIPTION DETAILLEE La figure 1 représente une enceinte 10 de lubrification d'un palier à roulement 12, ici à billes 14, d'une turbomachine d'aéronef, cette 30 turbomachine étant par exemple un turboréacteur ou un turbopropulseur.

3036 72 9 5 Une turbomachine comprend classiquement d'amont en aval, dans le sens d'écoulement des gaz dans le moteur, au moins un compresseur, une chambre annulaire de combustion, et au moins une turbine. Le rotor du compresseur est relié au rotor de la turbine. Dans le cas où le turboréacteur 5 est à double corps, respectivement haute et basse pression, le corps haute pression (HP) comprend un arbre HP qui relie le rotor du compresseur HP au rotor de la turbine HP, et le corps basse pression (BP) comprend un arbre BP qui relie le rotor du compresseur BP au rotor de la turbine BP. Les arbres de la turbomachine sont centrés et guidés en rotation par 10 des paliers à roulements qui sont logés dans des enceintes telles que celle représentée en figure 1. Dans le cas où le palier à roulement 12 est monté entre une pièce de stator et une pièce de rotor, l'enceinte 10 est délimitée par des parois de stator et de rotor. Dans l'exemple représenté, l'enceinte 10 comprend des 15 parois externes de stator 16 partiellement représentées, et des parois internes de rotor 18 partiellement représentées, qui sont en général des portions d'arbres de la turbomachine. Le palier 12 comprend deux bagues, respectivement interne 20 et externe 22, entre lesquelles sont montées des éléments roulants, ici les 20 billes 14. Les billes 14 sont reçues dans des logements d'une cage annulaire 23 disposée entre les bagues 20, 22. La bague externe 22 est fixée à la périphérie interne d'un premier support annulaire de palier 24 dont la périphérie externe est fixée aux parois de stator 16.

25 La bague interne 20 est fixée à la périphérie externe d'un second support annulaire de palier 26 dont la périphérie interne est fixée à une paroi de rotor 18 ou portion d'arbre. En effet, un brouillard d'huile règne dans l'enceinte 10. L'huile est injectée dans l'enceinte 10 au moyen de gicleurs 28 qui sont reliés à un 30 réservoir d'huile et à une pompe par une canalisation 30.

3036729 6 Comme cela est visible en figure 1, les gicleurs 28 sont disposés d'un côté du palier 12 et sont orientés de façon à projeter de l'huile sur un côté du palier. Cette technologie présente des inconvénients décrits plus haut.

5 Les figures 2 à 6 représentent un exemple de réalisation d'un dispositif de refroidissement selon l'invention. Le dispositif selon l'invention comprend pour l'essentiel deux éléments, à savoir un support annulaire de palier 124 et des moyens 132 de distribution de fluide de refroidissement.

10 Le support de palier 124 comporte une paroi 134 sensiblement cylindrique comportant une face périphérique interne 136 et une face périphérique externe 138. La paroi 134 est reliée par son extrémité aval à une bride annulaire 140 radialement externe de fixation du support de palier aux parois de 15 stator précitées. Cette fixation peut être réalisée par des moyens du type vis-écrou. La liaison de la paroi 134 à la bride 140 est ici réalisée par une rangée annulaire de colonnettes 142 sensiblement radiales par rapport à l'axe A de révolution du support 124. La face périphérique interne 136 est ici cylindrique et est destinée à 20 coopérer et à être en appui sur une face cylindrique externe de la bague externe 122 du palier à roulement 112 (à billes 114 dans l'exemple représenté). La bague externe 122 est ici formée par deux demi-bagues annulaires 122a, 122b qui sont accolées axialement l'une contre l'autre.

25 Chaque demi-bague 122a, 122b comprend à sa périphérie interne une cavité annulaire définissant une portion du chemin de roulement des billes 114 de la bague interne 122, et à sa périphérie externe une gorge annulaire 144 qui s'étend autour de l'axe A (figure 5). La gorge 144a, 144b de chaque demi-bague 122a, 122b est fermée 30 de manière étanche à sa périphérie externe par la face interne 136 de la paroi 134.

3036729 7 La paroi 134 du support 124 comprend des conduits 146 de passage d'huile. Ces conduits 146 ont ici une orientation sensiblement radiale par rapport à l'axe A. L'extrémité radialement interne de chaque conduit 146 débouche sur la face 136, au droit d'une des gorges 144 afin d'être en 5 communication fluidique avec celle-ci (figures 2 et 3). Dans l'exemple représenté, la paroi 134 comprend deux conduits 146a, 146b en communication fluidique avec la gorge 144a de la demi-bague 122a, et deux conduits 146a, 146b en communication fluidique avec la gorge 144b de la demi-bague 122b. La gorge 144a et les conduits 146a, 10 146b reliés à cette gorge, s'étendent sensiblement dans un même plan transversal espacé du plan transversal dans lequel s'étendent les gorges 144b et ses conduits 146a, 146b. En ce qui concerne les figures 2 et 3, l'un de ces plans transversaux correspond au plan de la feuille. Les extrémités radialement externes des conduits 146 débouchent 15 sur la face périphérique externe 138 de la paroi 134, et plus exactement sur une surface 148 plane externe de la paroi, sur laquelle sont destinés à être rapportés et fixés les moyens de distribution 132 précités. Comme cela sera décrit dans ce qui suit, les conduis 146a servent à alimenter en huile de refroidissement les gorges 144a, 144b, et les conduits 146b servent à 20 évacuer l'huile après circulation dans les gorges 144a ,144b. Dans l'exemple représenté, les moyens de distribution 132 sont monoblocs et comprennent un bloc répartiteur comportant notamment un réseau fluidique interne de circulation d'huile de refroidissement. La paroi 134 du support 124 est destinée à être équipée de ce bloc 25 répartiteur qui peut être fixé sur cette paroi par tout moyen et par exemple par brasage ou soudage dans le cas où les matériaux du support 124 et du bloc répartiteur le permettent. Ils sont par exemple métalliques. Le bloc répartiteur a une forme générale parallélépipédique et comprend une face inférieure, ou radialement interne par référence à l'axe 30 A, qui est appliquée contre la surface 148 de la paroi 134.

3036729 8 Dans l'exemple représenté, le réseau fluidique du bloc répartiteur comprend : - une première entrée 150 d'huile configurée pour être raccordée à des moyens de distribution en fluide de refroidissement (non représentés), 5 - une première sortie 152 d'huile configurée pour être raccordée à des moyens d'évacuation dudit fluide (non représentés), - une deuxième sortie 154 d'huile reliée à la première entrée 150 et en communication fluidique avec le conduit 146a relié à la gorge 144a de la demi-bague 122a, 10 - une deuxième entrée 156 d'huile reliée à première sortie 152 et en communication fluidique avec le conduit 146b relié à la gorge 144b de la demi-bague 122b, - une troisième entrée 158 d'huile en communication fluidique avec le conduit 146b relié à la gorge 144a de la demi-bague 122a, et enfin 15 - une troisième sortie 160 d'huile reliée à la troisième entrée 158 et en communication fluidique avec le conduit 146a relié à la gorge 144b de la demi-bague 122b. La première entrée 150 et la première sortie 152 sont ici situées sur une même face latérale du bloc répartiteur, qui s'étend sensiblement 20 transversalement à l'axe A et qui est ici orientée vers l'amont. Les autres entrées 156, 158 et sorties 154, 160 sont tous situées sur la face inférieure précitée du bloc, qui est appliquée contre la face 148 de la paroi 134. Ces entrées 156, 158 et sorties 154, 160 sont donc toutes orientées radialement vers l'intérieur.

25 Les différents entrées et sorties du bloc répartiteur sont formés par des canaux internes. La première entrée 150 et la première sortie 152 sont formés par les débouchés de canaux parallèles qui s'étendent sensiblement parallèlement à l'axe A (figure 6). Le canal 150a formant la première entrée 150 a une longueur plus faible que le canal 152a formant 30 la première sortie 152. L'extrémité du canal 150a, opposée à l'entrée 150, est reliée à une extrémité d'un canal 154a dont l'autre extrémité forme la 3036729 9 sortie 154. L'extrémité du canal 152a, opposée à la sortie 152, est reliée à une extrémité d'un canal 156a dont l'autre extrémité forme l'entrée 156. Les canaux 154a, 156a sont sensiblement parallèles. L'entrée 158 et la sortie 160 sont formées par les débouchés de canaux parallèles. L'extrémité du 5 canal 158a formant l'entrée 158 et opposée à cette entrée est reliée à une extrémité d'un canal 162 dont l'autre extrémité est reliée à l'extrémité du canal 160a formant la sortie 160 et opposée à cette sortie. Comme cela est visible en figure 6, le canal 162 a une orientation sensiblement oblique par rapport aux canaux 150a, 152a.

10 Les canaux du bloc répartiteurs débouchent de préférence tous sur des faces du bloc. Ceci permet de faciliter la fabrication du bloc, les canaux étant par exemple réalisés par perçage dans le bloc. Comme on le voit notamment aux figures 5 et 6, le canal 162 oblique a son extrémité débouchante qui est obturée par un bouchon 163 étanche. L'entrée 150 et 15 la sortie 152 du bloc répartiteur sont également destinées à être raccordés de manière étanche aux moyens précités. L'entrée 150 peut par exemple recevoir, de manière étanche, une extrémité d'une canalisation similaire à celle 30 de la figure 1. De la même façon, la sortie 152 peut par exemple recevoir, de manière étanche, une extrémité d'une autre canalisation. Enfin, 20 la coopération entre la face inférieure du bloc répartiteur et la face 148 de la paroi 134, permet d'assurer une liaison étanche entre le réseau fluidique du bloc et les conduits 146a, 146b de la paroi. Des joints annulaires d'étanchéité pourraient éventuellement être intercalés entre ces faces. Le bloc répartiteur comprend en outre deux alésages 164 25 traversants sensiblement radiaux de réception de doigts 166 sensiblement cylindriques. Ces doigts 166 ont une forme allongée et une longueur supérieure à l'épaisseur ou à la dimension radiale du bloc. Comme cela est visible aux figures 2 et 3, les alésages 164 du bloc sont alignés avec des alésages 168 traversants de la paroi 134. Les alésages 164, 168 30 s'étendent dans les plans transversaux précités passant par les gorges 144 3036729 10 de la bague 122. Ainsi, chaque alésage 164 est relié à un alésage 168 qui débouche dans une gorge 144. Les doigts 166 sont engagés depuis l'extérieur dans les alésages 166, 168, jusqu'à ce que leurs extrémités radialement internes s'engagent 5 dans les gorges 144a, 144, respectivement, et prennent appui radialement sur les fonds des gorges. Les extrémités radialement internes des doigts sont conformées en demi-sphère et ont en section axiale une forme complémentaire de la section transversale de la gorge. Ainsi, les extrémités des doigts 166 peuvent venir en appui sur les parois des gorges 144 et 10 coopérer à étanchéité avec elles pour former des obstacles dans les gorges, infranchissables par l'huile. Un premier des doigts 166 est situé entre la sortie 154 et l'entrée 152, et le second doigt 166 est situé entre la sortie 160 et l'entrée 156. On comprend ainsi que l'huile qui sort du répartiteur par la sortie 154, pénètre 15 dans la gorge 144a et ne peut pas directement s'écouler jusqu'à l'entrée 152 à cause du doigt 166 qui gêne le passage de cette huile. L'huile doit alors s'écouler sur tout le pourtour de la bague 122, dans la gorge 144a, jusqu'à rejoindre l'entrée 152. De la même façon, l'huile qui sort du répartiteur par la sortie 160, pénètre dans la gorge 144b et ne peut pas 20 directement s'écouler jusqu'à l'entrée 156 à cause du doigt 166 qui gêne le passage de cette huile. L'huile doit alors s'écouler sur tout le pourtour de la bague 122, dans la gorge 144b, jusqu'à rejoindre l'entrée 156. En conclusion, comme cela est schématiquement représenté par les flèches F1 à F11 à la figure 5, de l'huile est acheminée par une canalisation 25 jusqu'à l'entrée 150 et s'écoule ensuite par les canaux 150a, 154a, jusqu'à la sortie 154, pour alimenter en huile la gorge 144a de la demi-bague 122a. Cette huile s'écoule autour de la bague du palier afin de la refroidir puis parvient à l'entrée 152. L'huile s'écoule ensuite dans les canaux 152a, 162, 160a pour rejoindre la sortie 160 afin d'alimenter en huile la gorge 144b de 30 la demi-bague 122b. Cette huile s'écoule autour de la bague du palier afin de la refroidir puis parvient à l'entrée 156. L'huile s'écoule ensuite dans les 3036729 11 canaux 156a, 152a pour rejoindre la sortie 152 et être évacuée par l'autre canalisation. Le dispositif selon l'invention peut être assemblé de la façon suivante. Le bloc répartiteur est fixé sur la paroi 134 du support de palier 5 124, comme expliqué dans ce qui précède. Le support de palier 124 est ensuite monté sur le palier 112, et en particulier sur sa bague externe 122. Les doigts 166 sont ensuite engagés dans les alésages 164, 168 jusqu'à venir en appui radial par leurs extrémités radialement internes sur les fonds des gorges 144 de la bague 122. On obtient alors l'ensemble de la figure 2, 10 qui peut être fixé au moyen de la bride 140 sur une paroi de stator telle que celle 16 représentée à droite à la figure 1. Les canalisations d'alimentation en huile et d'évacuation d'huile précitées peuvent être solidaires de l'autre paroi de stator 16, représentée à gauche à la figure 1. Cette paroi de stator est déplacée depuis l'amont en translation le long de l'axe A, jusqu'à ce 15 que les canalisations coopèrent à étanchéité avec l'entrée 150 et la sortie 152 du bloc répartiteur. Les parois de stator 16 sont alors fixées ensemble et à la bride 140 par des moyens du type vis-écrou.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif de refroidissement d'un palier à roulement (112), en particulier pour une turbomachine, le dispositif comportant un support annulaire (124) de palier comportant une paroi (134) sensiblement cylindrique dont une face périphérique interne (136) est configurée pour entourer une bague externe (122) dudit palier à roulement, caractérisé ladite paroi est équipée de moyens (132) de distribution de fluide de refroidissement qui comprennent un réseau fluidique de circulation dudit fluide, ce réseau fluidique comportant une première entrée (150) de fluide configurée pour être raccordée à des moyens d'alimentation en fluide de refroidissement, une première sortie (152) de fluide configurée pour être raccordée à des moyens d'évacuation dudit fluide, une deuxième sortie (154) de fluide reliée à ladite première entrée de fluide et en communication fluidique avec un premier conduit (146a) de passage d'huile de ladite paroi en vue de l'alimentation en huile de refroidissement dudit palier, et une deuxième entrée (156) de fluide reliée à ladite première sortie de fluide et en communication fluidique avec un second conduit (146b) de passage d'huile de ladite paroi en vue de la récupération de l'huile après refroidissement du palier.
2. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les moyens de distribution (132) sont formés par un bloc répartiteur.
3. 3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel le bloc répartiteur est rapporté et fixé sur ladite paroi (134).
4. 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les moyens de distribution (132) sont situés sur une face périphérique externe (138) de ladite paroi (134).
5. 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les conduits (146a, 146b) de passage d'huile de ladite paroi (134) ont chacun une orientation sensiblement radiale par rapport à un axe (A) de révolution de ladite paroi. 3036729 13
6. 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les conduits (146a, 146b) de passage d'huile débouchent sur ladite face périphérique interne (136) de ladite paroi (134).
7. 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le 5 réseau fluidique comprend une troisième entrée (152) de fluide en communication fluidique avec un troisième conduit (146b) de passage d'huile de ladite paroi (134) en vue de la récupération de l'huile après refroidissement du palier, et une troisième sortie (160) de fluide reliée à ladite troisième entrée de fluide et en communication fluidique avec un 10 quatrième conduit (146a) de passage d'huile de ladite paroi en vue de l'alimentation en huile de refroidissement dudit palier.
8. 8. Ensemble comportant un dispositif selon l'une des revendications précédentes et un palier à roulement (112), le palier à roulement comportant une bague externe (122) qui est entourée par ladite paroi 15 (134) du support de palier (124) et qui comporte une face cylindrique externe en appui radial sur ladite face périphérique interne (136) de ladite paroi, lesdits conduits de passage (146a, 146b) de ladite paroi débouchant dans au moins une gorge annulaire (144a, 144b) définie entre lesdites faces en appui en vue de la circulation de fluide de 20 refroidissement dans ladite au moins une gorge.
9. 9. Ensemble selon la revendication 8, dans lequel les moyens de distribution (132) comprennent au moins un doigt (166) dont une extrémité libre est engagée dans une zone de ladite au moins une gorge (144a, 144b), et coopère à étanchéité avec des parois de cette gorge afin de 25 bloquer la circulation de fluide à travers cette zone.
10. 10. Turbomachine, en particulier d'aéronef, comportant au moins un dispositif selon l'une des revendications 1 à 7 ou un ensemble selon la revendication 8 ou 9. 30