FR3036753A1 - Cage annulaire de palier a roulement pour une turbomachine - Google Patents

Abstract

Cage annulaire (123) de palier à roulement (112), en particulier pour une turbomachine, comprenant un corps annulaire comportant des logements (134) de réception d'éléments roulants (114), ledit corps comportant une face périphérique externe et une face périphérique interne, caractérisée en ce que ledit corps comprend en outre des orifices (135) et/ou des encoches (136) de passage d'huile s'étendant entre lesdites faces.

Description

1 Cage annulaire de palier à roulement pour une turbomachine DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne notamment une cage annulaire de palier à roulement, ainsi qu'un palier à roulement comportant une telle cage, pour une turbomachine en particulier d'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 sont 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 pas précise. Elle peut varier suivant le débit et la pression d'huile et est très impactée par le positionnement des gicleurs.

3036753 2 La présente invention propose une solution simple, efficace et économique à ce problème. EXPOSE DE L'INVENTION L'invention propose une cage annulaire de palier à roulement, en 5 particulier pour une turbomachine, comprenant un corps annulaire comportant des logements de réception d'éléments roulants, ledit corps comportant une face périphérique externe et une face périphérique interne, caractérisée en ce que ledit corps comprend en outre des orifices et/ou des encoches de passage d'huile s'étendant entre lesdites faces.

10 La cage selon l'invention est ainsi configurée pour laisser passer de l'huile en direction radiale, par référence à l'axe de révolution du corps de la cage. On améliore ainsi la répartition de l'huile dans le palier et donc sa lubrification. Les orifices et/ou encoches du corps sont indépendants des logements de réception des éléments roulants.

15 Les orifices et/ou encoches peuvent être obtenus par perçage et/ou fraisage. La cage 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 : 20 - ledit corps comprend des orifices de passage d'huile de lubrification et des encoches de passage d'huile de refroidissement ; les encoches peuvent être considérées comme des encoches de drainage de l'huile en excès de lubrification du palier ; il est ainsi possible de trouver un compromis pour assurer à la fois la lubrification du roulement ainsi que sa 25 régulation thermique sans gêner le drainage de l'huile ; - les orifices et/ou les encoches sont régulièrement répartis autour d'un axe de révolution du corps ; - les orifices ont une forme allongée ; - le corps comprend une première série desdits orifices et/ou desdites 30 encoches sur un côté du corps et une seconde série desdits orifices et/ou desdites encoches sur un côté opposé du corps ; 3036753 3 - les orifices et/ou encoches de la première série sont disposés en quinconce par rapport aux orifices de la seconde série ; - chaque orifice est situé dans un plan passant par un axe de révolution du corps et entre deux logements successifs dudit corps ; 5 - ledit plan passe par une encoche du corps ; - les encoches ont une forme sensiblement en C ou en U ; - une extrémité de chaque orifice est reliée à une écope de récupération d'huile, formée dans la face interne ou externe du corps ; - les orifices sont inclinés par rapport à un plan perpendiculaire à un axe de 10 révolution du corps. La présente invention concerne également un palier à roulement, en particulier pour une turbomachine, comprenant deux bagues annulaires, respectivement interne et externe, entre lesquelles sont montés des éléments roulants ainsi qu'une cage telle que décrit ci-dessus.

15 De préférence, une première des bagues comprend une face périphérique externe et une face périphérique interne, au moins une gorge annulaire de circulation d'huile étant située sur l'une de ces faces, et la première bague comportant également des orifices de passage d'huile s'étendant entre les faces et dont des extrémités débouchent dans ladite au 20 moins une gorge. La première bague du palier peut ainsi avoir une fonction d'alimentation en huile du palier, et peut donc remplacer un ou des gicleurs de la technique antérieure. La solution technique proposée ici contribue ainsi à rendre la lubrification solidaire du support de palier et donc du palier.

25 L'invention apporte donc un gain de masse non négligeable en supprimant les gicleurs de la technique antérieure voire une partie de la canalisation d'alimentation des gicleurs. Sans gicleur, l'assemblage du système peut être simplifié lors des opérations de montage. Avantageusement, la première bague comprend deux demi-bagues 30 annulaires accolées axialement l'une contre l'autre, chaque demi-bague comportant au moins une gorge annulaire de circulation d'huile située sur 3036753 4 une de ses faces périphériques interne et externe, et des orifices de passage d'huile s'étendant entre ses faces périphériques interne et externe et dont des extrémités débouchent dans ladite au moins une gorge. La présente invention concerne encore une turbomachine, en 5 particulier d'aéronef, comportant au moins une cage ou un palier tel 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 10 suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une demi-vue schématique en coupe axiale d'une enceinte de lubrification d'un palier à roulement d'une turbomachine d'aéronef, selon la technique antérieure, 15 - la figure 2 est une demi-vue schématique en coupe axiale d'une enceinte de lubrification d'un palier à roulement d'une turbomachine d'aéronef, selon l'invention, - la figure 3 est une vue schématique partielle et en perspective du palier à roulement de la figure 2, 20 - les figures 4 et 5 sont des vues schématiques partielles, respectivement en perspective et en coupe axiale, de la bague externe du palier à roulement de la figure 2, et - les figures 6 et 7 sont des vues schématiques partielles en perspective de la cage du palier à roulement de la figure 2.

25 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 turbomachine étant par exemple un turboréacteur ou un turbopropulseur. Une turbomachine comprend classiquement d'amont en aval, dans 30 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 3036 753 5 compresseur est relié au rotor de la turbine. Dans le cas où le turboréacteur 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 5 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 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 10 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 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.

15 Le palier 12 comprend deux bagues, respectivement interne 20 et externe 22, entre lesquelles sont montées des éléments roulants, ici les 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 20 support annulaire de palier 24 dont la périphérie externe est fixée aux parois de stator 16. 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.

25 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 réservoir d'huile et à une pompe par une canalisation 30. 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 30 côté du palier. Cette technologie présente des inconvénients décrits plus haut.

3036753 6 Les figures 2 à 7 représentent un exemple de réalisation d'un palier à roulement selon l'invention. Selon une caractéristique de l'invention, la cage du palier à roulement comprend des orifices et/ou des encoches de passage d'huile.

5 Dans l'exemple représenté, la cage 123 du palier 112, mieux visible aux figures 6 et 7, comprend un corps annulaire présentant un axe de révolution et comportant une face périphérique externe 132 et une face périphérique interne 133. Ces faces ne sont pas forcément cylindriques, comme visible dans les dessins.

10 Le corps de la cage 123 comporte des logements 134 de réception des éléments roulants (des billes 114 dans cet exemple), ces logements traversent le corps en direction radiale (par rapport audit axe de révolution) et débouchent ainsi sur ses faces périphériques. Chaque logement 134 est cylindrique.

15 Le corps de la cage 123 comprend en outre des orifices 135 et des encoches 136 de passage d'huile. Les orifices 135 et les encoches 136 traversent le corps en direction radiale et débouchent sur ses faces périphériques. Une première série d'encoches 136a est formée sur un côté, et plus 20 exactement sur un bord circonférentiel, du corps de la cage, et une seconde série d'encoches 136b est formée sur le côté opposé, et plus exactement sur l'autre bord circonférentiel du corps. Les encoches 136 ont une forme générale en C ou U dont les ouvertures débouchent axialement (c'est-à-dire parallèlement à l'axe de 25 révolution du corps). Les encoches 136a de la première série, situées par exemple sur le bord circonférentiel amont du corps, débouchent axialement vers l'amont, et les encoches 136b de la seconde série, situées par exemple sur le bord circonférentiel aval du corps, débouchent axialement vers l'aval (amont et aval faisant référence à l'écoulement des gaz dans la 30 turbomachine).

3036753 7 Les encoches 136a, 136b sont régulièrement réparties autour de l'axe de révolution du corps. Le nombre des encoches 136a est égal au nombre des encoches 136b. Le nombre des encoches 136 est de préférence égal au nombre des logements 134.

5 Les encoches 136a sont de préférence disposées en quinconce par rapport aux encoches 136b. Deux encoches 136a, 136b adjacentes de la première ou de la seconde série, peuvent être séparées l'une de l'autre par deux logements 134, comme représenté dans les dessins. Chaque encoche 136a, 136 est de préférence située dans un plan A 10 passant par l'axe de révolution du corps et entre deux logements 134 consécutifs du corps. Chaque encoche 136a, 136b s'étend axialement sur environ 5 à 20% de la largeur ou dimension axiale du corps de la cage. Les encoches 136 sont de préférence configurées pour assurer au 15 moins une des fonctions suivantes : le refroidissement de la cage 123 et donc du palier 112 par circulation d'huile dans les encoches, et le drainage de l'huile de lubrification du palier. En effet, en fonctionnement, de l'huile est destinée à circuler dans les encoches en direction radiale, et plus exactement de l'extérieur vers l'intérieur dans l'exemple représenté.

20 Une première série d'orifices 135a est formée sur un côté, et plus exactement au voisinage d'un bord circonférentiel, du corps de la cage, et une seconde série d'orifices 135b est formée sur le côté opposé, et plus exactement au voisinage de l'autre bord circonférentiel du corps. Les orifices 135 ont une forme allongée et sont sensiblement 25 cylindriques. Les orifices 135 sont régulièrement répartis autour de l'axe de révolution du corps. Le nombre d'orifices 135a est égal au nombre d'orifices 135b. Le nombre d'orifices 135 est de préférence égal au nombre des logements 134.

30 Les orifices 135a sont de préférence disposés en quinconce par rapport aux orifices 135b. Deux orifices 135a, 135b adjacents de la 3036753 8 première ou de la seconde série, peuvent être séparés l'un de l'autre par deux logements 134, comme représenté dans les dessins. Chaque orifice 135a est de préférence situé dans un plan A qui passe par une encoche 136b, et chaque orifice 135b est de préférence 5 situé dans un plan A qui passe par une encoche 136a. Les extrémités radialement internes des orifices 135 débouchent directement sur la face périphérique interne 133 du corps de la cage. Les extrémités radialement externes des orifices 135 débouchent dans des écopes 138 formées sur la face périphérique externe 132 du corps de la 10 cage. Chaque écope 138 est formée par un évidement dans la face 132. Chaque écope 138 a une forme générale triangulaire ou trapézoïdale et comprend une petite base reliée à l'orifice 135 et une grande base libre. La direction générale de l'écope 138, depuis sa petite base vers sa grande 15 base, a une orientation sensiblement tangentielle ou circonférentielle. L'épaisseur de l'évidement formé par l'écope 138 diminue de façon continue depuis sa petite base jusqu'à sa grande base, dans la direction précitée. Dans l'exemple représenté, chaque orifice 135 est incliné par rapport 20 à un plan perpendiculaire à l'axe de révolution de la cage, ainsi que par rapport à un plan passant par cet axe de révolution et en un point de l'orifice. Les orifices 135a, 135b sont d'une part inclinés axialement de sorte que la distance axiale entre les extrémités radialement internes des orifices 25 135a et les extrémités radialement internes des orifices 135b, soit plus petite que la distance axiale entre les extrémités radialement externes des orifices 135a et les extrémités radialement externes des orifices 135b. Les orifices 135a, 135b sont de plus inclinés tangentiellement de sorte qu'ils soient tous orientés de la même façon en direction tangentielle.

30 De préférence, cette inclinaison tangentielle est déterminée pour faciliter la 3036753 9 circulation de l'huile dans les orifices, ici radialement de l'extérieur vers l'intérieur. Les écopes 138 ont une fonction de récupération d'huile et d'acheminement de cette huile jusqu'aux orifices 135. Les orifices 135 ont 5 une fonction de circulation d'huile depuis la périphérie externe jusqu'à la périphérie interne de la cage 123, et ainsi de favoriser la répartition de l'huile dans le palier 112. Selon un autre aspect de l'invention, au moins une bague du palier comprend des orifices de passage d'huile.

10 Dans l'exemple représenté, en particulier aux figures 4 et 5, la bague interne 120 (non représentée en figures 4 et 5) du palier 112 est similaire à celle de la technique antérieure et sa bague externe 122 comprend des orifices 140 de passage d'huile. La bague externe 122 comprend ici deux demi-bagues annulaires 15 122a, 122b qui sont accolées axialement l'une contre l'autre. Les demi-bagues 122a, 122b comprennent chacune une face périphérique interne 144 et une face périphérique externe 142. Les orifices 140 sont formés dans les deux demi-bagues et s'étendent entre leurs faces 142, 144.

20 Chaque demi-bague 122a, 122b comprend à sa périphérie interne une cavité annulaire 146, qui définit un chemin de roulement des billes 114 avec une cavité similaire de l'autre demi-bague 122b, 122a. Chaque demi-bague 122a, 122b comprend à sa périphérie externe une gorge annulaire 148 de circulation d'huile. La gorge 148 de chaque 25 demi-bague débouche radialement vers l'extérieur. Chaque demi-bague 122a, 122b comprend une série d'orifices 140a, 140b, les extrémités radialement externes des orifices 140a de la demi-bague 122a débouchant dans la gorge 148 de cette demi-bague, au niveau de son fond, et les extrémités radialement externes des orifices 140b de la 30 demi-bague 122b débouchant dans la gorge 148 de cette demi-bague, au niveau de son fond.

3036753 10 Une première série d'orifices 140a est formée sur un côté de la bague 122, et plus exactement dans la demi-bague 122a, et une seconde série d'orifices 140b est formée sur le côté opposé de la bague, et plus exactement dans l'autre demi-bague 122b.

5 Les orifices 140 ont une forme allongée et sont sensiblement cylindriques. Les orifices 140 sont régulièrement répartis autour de l'axe de révolution de la bague. Le nombre d'orifices 140a est égal au nombre d'orifices 140b.

10 Chaque orifice 140a est de préférence situé dans un plan passant par l'axe de révolution de la bague, qui passe également par un orifice 140b. Dans l'exemple représenté, chaque orifice 140 est incliné par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe de révolution de la cage, ainsi que par 15 rapport à un plan passant par cet axe de révolution et en un point de l'orifice. Les orifices 140 sont d'une part inclinés axialement de sorte que la distance axiale entre les extrémités radialement internes des orifices 140a et les extrémités radialement internes des orifices 140b, soit plus grande 20 que la distance axiale entre les extrémités radialement externes des orifices 140a et les extrémités radialement externes des orifices 140b. Les orifices 140a, 140b sont de plus inclinés tangentiellement de sorte qu'ils soient tous orientés de la même façon en direction tangentielle. De préférence, cette inclinaison tangentielle est déterminée pour faciliter la 25 circulation de l'huile dans les orifices, ici radialement de l'extérieur vers l'intérieur. Les orifices 140 présentent de préférence des inclinaisons tangentielles similaires à celles des orifices 135. Les gorges 148 ont une fonction de circulation d'huile et d'alimentation en huile des orifices 140, qui ont eux une fonction de 30 circulation d'huile depuis la périphérie externe jusqu'à la périphérie interne de la bague.

3036753 11 Comme on le voit en figure 2, les extrémités radialement externes des orifices 140a et les extrémités radialement internes des orifices 135a sont situés dans un même plan transversal B, et les extrémités radialement externes des orifices 140b et les extrémités radialement internes des 5 orifices 135b sont situées dans un même plan transversal C. De plus, les extrémités radialement internes des orifices 140a et les extrémités radialement externes des orifices 135a sont situées dans un même plan transversal D, et les extrémités radialement internes des orifices 140b et les extrémités radialement externes des orifices 135b sont situées dans un 10 même plan transversal E. Comme on le voit également en figure 2, l'huile est amenée dans la gorge 148 des demi-bagues 122a, 122b par l'intermédiaire du support de palier 124 qui comprend des conduits 150 sensiblement radiaux dont les extrémités radialement internes débouchent dans les gorges et dont les 15 extrémités radialement externes sont reliés par un bloc répartiteur 152 à une extrémité d'au moins une canalisation d'huile 130. En fonctionnement, de l'huile est acheminée par la canalisation 130 jusqu'au répartiteur 152 qui distribue l'huile et alimente les gorges 148 par l'intermédiaire des conduits 150 du support de palier 124. L'huile circule 20 dans les gorges autour de la bague externe 122 et passe radialement de l'extérieur vers l'intérieur à travers les orifices 140. L'huile s'écoule ainsi sur la face périphérique externe de la cage 123 qui est mobile en rotation. L'huile se répand sur cette face et une partie de l'huile est récupérée par les écopes 148 et traversent les orifices 135 radialement de l'extérieur vers 25 l'intérieur, pour atteindre la bague interne 120. Une autre partie de l'huile traverse radialement les encoches 136 de la bague, ce qui permet de réguler sa température.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Cage annulaire (123) de palier à roulement (112), en particulier pour une turbomachine, comprenant un corps annulaire comportant des logements (134) de réception d'éléments roulants (114), ledit corps comportant une face périphérique externe (132) et une face périphérique interne (133), caractérisée en ce que ledit corps comprend en outre des orifices (135) et/ou des encoches (136) de passage d'huile s'étendant entre lesdites faces.
2. 2. Cage (123) selon la revendication 1, dans laquelle ledit corps comprend des orifices (135) de passage d'huile de lubrification et des encoches (136) de passage d'huile de refroidissement.
3. 3. Cage (123) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle les orifices (135) et/ou les encoches (136) sont régulièrement répartis autour d'un axe de révolution du corps.
4. 4. Cage (123) selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle le corps comprend une première série desdits orifices (135) et/ou desdites encoches (136) sur un côté du corps et une seconde série desdits orifices et/ou desdites encoches sur un côté opposé du corps.
5. 5. Cage (123) selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle une extrémité de chaque orifice (135) est reliée à une écope (148) de récupération d'huile, formée dans la face interne (133) ou externe (132) du corps.
6. 6. Cage (123) selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle les orifices (135) sont inclinés par rapport à un plan perpendiculaire à un axe de révolution du corps.
7. 7. Palier à roulement (112), en particulier pour une turbomachine, comprenant deux bagues annulaires (120, 122), respectivement interne et externe, entre lesquelles sont montés des éléments roulants (114) ainsi qu'une cage (123) selon l'une des revendications précédentes. 3036753 13
8. 8. Palier (112) selon la revendication 7, dans lequel une première (122) des bagues comprend une face périphérique externe (142) et une face périphérique interne (144), au moins une gorge annulaire (148) de circulation d'huile étant située sur l'une de ces faces, et la première bague 5 comportant également des orifices (140) de passage d'huile s'étendant entre les faces et dont des extrémités débouchent dans ladite au moins une gorge.
9. 9. Palier (112) selon la revendication 8, dans lequel la première bague (122) comprend deux demi-bagues annulaires (122a, 122b) accolées 10 axialement l'une contre l'autre, chaque demi-bague comportant au moins une gorge annulaire (148) de circulation d'huile située sur une de ses faces périphériques interne (144) et externe (142), et des orifices (140a, 140b) de passage d'huile s'étendant entre ses faces périphériques interne et externe et dont des extrémités débouchent dans ladite au moins une 15 gorge.
10. 10. Turbomachine, en particulier d'aéronef, comportant au moins une cage (123) selon l'une des revendications 1 à 6 ou un palier (112) selon l'une des revendications 7 à 9. 20