FR3053077B1 - Boitier de relais d'accessoires d'une turbomachine - Google Patents
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Abstract
Boîtier de relais d'accessoires (1) d'une turbomachine, le boîtier étant destiné à être fixé à un carter (2) délimitant une veine (13) de passage d'un gaz, ledit boîtier (1) étant caractérisé en ce qu'il comprend une surface configurée pour former une paroi de ladite veine (13).
Description
Boîtier de relais d'accessoires d’une turbomachine
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention a pour objet un boîtier de relais d'accessoires d’une turbomachine, en particulier d’un turbopropulseur d’aéronef. Elle a également pour objet un carter de turbomachine sur lequel est fixé ledit boîtier et une turbomachine munie dudit boîtier de relais d’accessoires et dudit carter.
ETAT DE L’ART
On se réfère à la figure 1 qui représente un turbopropulseur 10 selon la technique antérieure, pour un aéronef.
Le turbopropulseur 10 est ici du type double corps et comprend un corps basse pression 12 et un corps haute pression 14, le corps basse pression 12 entraînant une hélice de propulsion par l'intermédiaire d'une boîte d'engrenages 16 ou boîte de réduction, appelée couramment PGB (pour Power Gear Box en langue anglaise). Seul l'arbre 18 de l'hélice de propulsion est représenté en figure 1.
Le corps basse pression 12 comprend ici seulement un rotor de turbine relié par un arbre à la boîte d'engrenages 16. Le corps haute pression 14 comprend un rotor de compresseur relié par un arbre à un rotor de turbine. L'arbre du corps haute pression 14, appelé arbre HP 20, est tubulaire et traversé coaxialement par l'arbre du corps basse pression 12, appelé arbre BP 22 ou de puissance. L'arbre BP 22 comprend à une extrémité un pignon (non représenté) accouplé par l'intermédiaire d'une série de pignons de la boîte d'engrenages 16 à l'arbre 18 de l'hélice de propulsion.
Le turbopropulseur 10 comprend un boîtier de relais d’accessoires 1 (également appelé boîtier d'entraînement d'équipements accessoires ou boîtier d’engrenages ou boîtier AGB pour Accessory Gear Box) qui est accouplé au corps haute pression de la turbomachine 14, et en particulier à l'arbre HP, par l'intermédiaire d'un arbre radial 26. Le boîtier de relais d'accessoires 1 est monté dans la nacelle 4 du turbopropulseur 10, qui est schématiquement représentée par un rectangle. Le boîtier de relais d'accessoires 1 porte et entraîne plusieurs équipements parmi lesquels un démarreur 30, préférentiellement pneumatique, qui, comme son nom l'indique, est destiné à démarrer le turbopropulseur 10 en entraînant en rotation son corps haute pression, par l'intermédiaire du boîtier de relais d'accessoires 1 et de l'arbre radial 26. Le turbopropulseur 10 comprend en outre une entrée d'air 32 pour l'alimentation en air du moteur, et une tuyère 34 d'échappement des gaz de combustion. Le turbopropulseur 10 comprend en outre une chambre de combustion 35, entre le compresseur HP et la turbine BP.
Actuellement, le boîtier de relais d'accessoires est monté via des bielles à un carter du moteur, typiquement un carter d’entrée d’air. On l’appelle ainsi « boîtier d’engrenages suspendu >>. Tel qu’illustré à la figure 2, le boîtier de relais d'accessoires 1 n’est donc pas disposé contre le carter 2, un jeu existant entre la paroi extérieure du carter 2 et la paroi intérieure du boîtier de relais d'accessoires 1.
Autour du boîtier de relais d'accessoires 1, et plus généralement autour du carter 2 du moteur, se trouve un berceau constitué de bielles 3 qui servent de lien mécanique entre le moteur et l’avion. Des jeux de fonctionnement, nommés également jeux d’installation, doivent être respectés pour éviter, lors du fonctionnement du turbopropulseur, un contact entre le boîtier de relais d'accessoires 1 et le carter 2 d’une part, et entre le boîtier de relais d'accessoires 1 et les bielles 3 d’autre part. Ces jeux sont plus importants sur un turbopropulseur monté sur plots souples (de l’ordre de 40 mm), que sur un turboréacteur (de l’ordre de 19 mm). Les jeux de fonctionnement constituent ainsi une contrainte importante pour l’installation des équipements.
Outre les jeux de fonctionnement, des jeux de hissage doivent être respectés entre le carter 2 du moteur et le boîtier de relais d'accessoires 1 afin d’empêcher le contact entre le carter 2 et le boîtier de relais d'accessoires 1 lors du montage et du démontage vertical du moteur. Ces jeux de hissage empêchent d’utiliser l’espace existant entre les deux bielles latérales inférieures 3 et le moteur. Le relais d’accessoire 1 est monté sur le moteur 2 et l’ensemble est hissé verticalement à l’intérieur du berceau constitué des bielles 3.
Les jeux de fonctionnement et les jeux de hissage présentent plusieurs inconvénients. Ils empêchent d’utiliser l’espace des secteurs angulaires 2h-4h et 8h-10h (en référence à la position horaire sur un cadran d’une montre) et conduisent généralement à installer le boîtier de relais d'accessoires 1 autour de la position 12h, c’est-à-dire à l’extrémité supérieure du carter 2. Cette disposition n’est pas favorable en terme d’accessibilité du boîtier de relais d'accessoires 1, car l’accès au moteur se fait en ouvrant la nacelle 4 par le bas, ni en terme de température, car les températures sont plus élevées à l’extrémité supérieure du carter 2, et le boîtier de relais d'accessoires 1 qui est généralement en aluminium, résiste mal aux températures élevées.
Pour un boîtier de relais d'accessoires suspendu, et pour respecter les jeux de fonctionnement et les jeux de hissage, il faudrait écarter les bielles 3 et donc augmenter les dimensions de la nacelle 4, ce qui aurait pour inconvénient d’augmenter la masse, la traînée et donc la consommation de carburant.
En outre, dans le cas d’un boîtier de relais d'accessoires suspendu, il existe un problème mécanique sur le carter au niveau de la liaison des bras radiaux et de la virole extérieure. En effet, la virole extérieure est en contact avec l’air de la nacelle tandis que le moyeu du carter et les bras radiaux du carter sont soumis à la chaleur de l’huile d’antigivrage présent à l’intérieur du carter. Les bras vont alors se dilater, alors que la virole ne se dilate pas, ce qui conduit à un poinçonnement des bras dans la virole, ces déformations étant critiques pour la tenue mécanique du carter.
Il y a donc un intérêt à disposer le boîtier de relais d'accessoires 1 contre le carter 2 pour notamment diminuer les jeux entre le relais d’accessoire et la nacelle et ainsi faciliter le hissage sans augmenter le diamètre de la nacelle. Il est connu à cet effet d’intégrer le boîtier de relais d'accessoires au carter pour ne former qu’un seul carter. Cette solution a pour inconvénient qu’il faut démonter l’ensemble du moteur pour la maintenance du boîtier.
La présente invention vise à remédier à ces inconvénients.
EXPOSE DE L’INVENTION L’invention a ainsi pour objet un boîtier de relais d'accessoires d’une turbomachine, le boîtier étant destiné à être fixé à un carter délimitant une veine de passage d’un gaz.
Conformément à l’invention, ledit boîtier comprend une surface configurée pour former une paroi de ladite veine.
Ladite surface est notamment apte à recouvrir une ouverture d’une paroi extérieure du carter délimitant la veine de passage de gaz. La surface est ainsi appelée surface de recouvrement.
Ainsi avantageusement, la surface de recouvrement du boîtier permet de disposer le boîtier contre le carter, ce qui augmente les jeux de fonctionnement et de hissage sans avoir à redimensionner la nacelle. En outre, l’ouverture de la paroi extérieure du carter permet d’alléger l’ensemble, la veine étant délimitée à l’extérieur par la paroi extérieure du carter et par la surface de recouvrement du boîtier au niveau de l’ouverture.
Le boîtier comprend avantageusement des moyens de fixation au carter, notamment à la surface extérieure du carter, disposés en dehors de ladite surface (de recouvrement). Le boîtier peut également comprendre des moyens de fixation à des bras radiaux du carter. L’invention a également pour objet un carter de turbomachine, comprenant une paroi extérieure délimitant une veine de passage d’un gaz.
Conformément à l’invention, la paroi extérieure comprend une ouverture destinée à être recouverte par une surface d’un boîtier de relais d'accessoires, de manière à assurer la continuité de la veine.
Le carter peut comprendre un moyeu central, qui délimite le contour intérieur de la veine de passage de gaz. Des bras radiaux relient avantageusement le moyeu à la paroi extérieure. Le carter est destiné à recevoir à l’intérieur du moyeu central un arbre de la turbomachine sur lequel est prélevée mécaniquement de la puissance par un arbre de prise de mouvement qui entraîne un arbre d'entrée du boîtier de relais d'accessoires. L’invention a également pour objet un ensemble de turbomachine. L’ensemble comprend un carter décrit ci-dessus et un boîtier de relais d'accessoires décrit ci-dessus, en particulier un boîtier comprenant une surface de recouvrement recouvrant une ouverture d’une paroi extérieure du carter délimitant la veine de passage de gaz.
La surface peut être de forme allongée et l’ensemble peut comprendre des moyens de fixation du boîtier au carter disposés dans un voisinage de chaque extrémité longitudinale de ladite surface.
Le boîtier de relais d'accessoires peut être fixé, dans un voisinage d’une extrémité longitudinale de ladite surface, à un bossage de la paroi extérieure du carter, et il peut être fixé, dans un voisinage de l’autre extrémité longitudinale de ladite surface, à une bride de la paroi extérieure du carter.
Le boîtier de relais d'accessoires peut être fixé à au moins un bras radial du carter. L’invention a également pour objet une turbomachine, telle qu’un turboréacteur ou un turbopropulseur d’avion, comprenant un ensemble décrit ci-dessus. L’invention a également pour objet un procédé de fabrication d’un ensemble décrit ci-dessus.
Le procédé comprend les étapes consistant à : - positionner la surface du boîtier de relais d'accessoires sur l’ouverture de la paroi extérieure du carter, de manière à assurer la continuité de la veine, et - fixer le boîtier de relais d'accessoires au carter.
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 annexés dans lesquels : - la figure 1, déjà décrite, est une vue schématique d’un turbopropulseur d’aéronef ; - la figure 2, déjà décrite, est une vue partielle schématique en coupe transversale du turbopropulseur de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue en perspective d’un boîtier de relais d'accessoires selon l’invention ; - la figure 4 est une vue en perspective d’un carter selon l’invention ; - la figure 5 est une vue de face du carter, sur lequel est fixé le boîtier de relais d’accessoires ; - la figure 6 est une vue en perspective du carter, sur lequel est fixé le boîtier de relais d’accessoires.
DESCRIPTION DETAILLEE
La figure 3 illustre un boîtier de relais d'accessoires 1 selon l’invention.
Le boîtier 1 est destiné à l'entraînement de plusieurs accessoires de la turbine ou d'équipements annexes, tels que notamment diverses pompes pour la production d'énergie hydraulique, l'alimentation en carburant, la lubrification, des générateurs électriques par exemple de type IDG (integrated drive generator en langue anglaise) et VFG (variable frequency generator en langue anglaise) pour la production de puissance électrique, le démarreur 30 etc. Un tel boîtier de relais d'accessoires est communément appelé AGB pour « Accessory GearBox >> en langue anglaise.
De façon connue en soi, un boîtier de relais d'accessoires comporte un ou plusieurs trains d'engrenages qui sont composés chacun de plusieurs roues dentées et qui sont entraînés en rotation par un arbre de transmission de puissance 26, ce dernier étant couplé à un arbre de la turbomachine. Chaque accessoire est généralement monté contre l'une des faces latérales du boîtier 1 et comporte un arbre d'alimentation venant se coupler sur l'une des roues dentées du ou des trains d'engrenages. Outre cette fonction de support d'accessoires, ces faces latérales assurent aussi une fonction de support de roulement, d'étanchéité ou encore de lubrification. Lors du fonctionnement de la turbomachine, une partie de la puissance mécanique générée est prélevée sur l'arbre de turbomachine et transmise via l'arbre de transmission de puissance 26 et les trains d'engrenages à l'arbre d'alimentation des différents accessoires montés sur le boîtier 1 pour les actionner. L’arbre de transmission de puissance 26 comprend préférentiellement des cannelures à ses deux extrémités pour être emmanché dans deux roues coniques engrenées pour l’une avec l’arbre moteur et pour l’autre avec les trains d’engrenage du boîtier.
Conformément à l’invention, le boîtier de relais d'accessoires 1 comprend une surface 5 configurée pour former une paroi de la veine de passage de gaz délimitée par le carter. Il s’agit du carter d’entrée, qui est fixé du côté amont (dans le sens de l’écoulement des gaz) à la manche d’entrée d’air et du côté aval au carter du compresseur haute pression. De manière alternative, sur un turbopropulseur comportant plus d’un compresseur, le carter serait préférentiellement le carter se trouvant entre deux compresseurs dont le compresseur à l’amont est le compresseur haute pression. Le carter est donc également fixé du côté aval au carter du compresseur haute pression. La surface 5 est destinée à recouvrir une ouverture d’une paroi (virole) extérieure du carter délimitant la veine de passage de gaz, de manière à assurer la continuité de la veine. La surface de recouvrement 5 peut ainsi former une portion de cylindre ou une portion de tronc de cône d’un diamètre proche de la virole extérieure délimitant la veine de passage de gaz.
Le carter 2 est illustré à la figure 4. Le carter 2 comprend une virole extérieure 6, qui délimite avec un moyeu 7 une veine 13 de passage de gaz (figure 5). Cette veine 13 est typiquement une veine d’entrée d’air en amont du compresseur du turbopropulseur. Le carter 2 comprend en outre une bride amont 8 et une bride aval 9 qui permettent de fixer le carter 2 à une structure fixe de la turbomachine, en amont et en aval du carter 2. Des bras radiaux 15 relient le moyeu central 7 aux brides 8, 9. A l’intérieur du moyeu 7, de forme sensiblement tronconique, sont disposés un ou plusieurs arbres de la turbomachine, typiquement un arbre de corps basse pression et un arbre de corps haute pression dans le cas du turbopropulseur de type double corps illustré à la figure 1.
Conformément à l’invention, la virole extérieure 6 du carter 2 comprend une ouverture 11, qui est destinée à être recouverte par la surface de recouvrement 5 du boîtier de relais d'accessoires 1. La surface de recouvrement 5 fait ainsi office de virole extérieure du carter sur la surface de l’ouverture 11 et permet d’assurer la continuité de la veine 13.
Grâce à cette mise en contact du boîtier de relais d'accessoires 1 contre le carter 2, les jeux d’installation et de hissage sont augmentés, ce qui est avantageux en ce qui concerne le gain de masse de la nacelle, la consommation de carburant et la traînée. Grâce à l’évidement 11, on met en commun une paroi de la veine 13 et l’ensemble s’en trouve allégé. En outre, le rapprochement du boîtier de relais d'accessoires 1 vis-à-vis du carter 2 permet de réchauffer la virole extérieure 6 du carter 2, ce qui entraîne la dilatation de la virole 6 et évite le poinçonnement des bras 15 dans la virole extérieure 6. Enfin, la mise en contact du boîtier de relais d'accessoires 1 avec l’air de la veine 13 permet de refroidir le boîtier de relais d'accessoires 1, ce qui a un impact positif sur le bilan thermique. Pour favoriser le refroidissement, on peut ajouter des ailettes.
La figure 5 illustre un mode de réalisation de la fixation du boîtier de relais d'accessoires 1 au carter 2. Le boîtier de relais d'accessoires 1, de forme allongée, est disposé sensiblement transversalement au carter 2, c’est-à-dire sensiblement transversalement à l’arbre de la turbomachine auquel est couplé le boîtier de relais d'accessoires 1.
Le boîtier de relais d'accessoires 1 est avantageusement fixé au carter 2 dans un voisinage de chaque extrémité longitudinale de la surface de recouvrement 5. Le carter 2 peut ainsi comprendre à une extrémité du boîtier de relais d'accessoires 1 un bossage de fixation 17. Le bossage 17 est une excroissance en saillie de la virole extérieure 6 et qui comprend des trous filetés pour la réception de vis solidarisées au boîtier de relais d'accessoires 1. A l’autre extrémité du boîtier de relais d'accessoires 1, le carter 2 est muni d’une bride longitudinale 19 qui peut être boulonnée à une bride correspondante du boîtier de relais d'accessoires 1.
De manière à positionner la surface de recouvrement 5 le plus près possible des bras 15, on prévoit avantageusement des moyens de fixation du boîtier de relais d'accessoires 1 au niveau des bras radiaux 15 du carter situés sous la surface de recouvrement 5, à la fois du côté du bord d’attaque et du bord de fuite du carter 2. L’assemblage final du carter 2 et du boîtier de relais d'accessoires 1 est illustré à la figure 6.
Claims (7)
- REVENDICATIONS1. Ensemble (1, 2) de turbomachine, caractérisé en ce qu’il comprend un carter (2) de turbomachine, comprenant une paroi extérieure délimitant une veine (13) de passage de gaz, la paroi extérieure (6) comprenant une ouverture (11) recouverte par une surface (5) d’un boîtier de relais d’accessoires (1), ladite surface (5) étant configurée pour former une paroi de ladite veine (13), de manière à assurer la continuité de la veine (13).
- 2. Ensemble (1, 2) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le boîtier (1) comprend des moyens de fixation au carter (2) disposés en dehors de ladite surface (5).
- 3. Ensemble (1, 2) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la surface (5) est de forme allongée et en ce que l’ensemble (1, 2) comprend des moyens (17, 19) de fixation du boîtier (1) au carter (2) disposés dans un voisinage de chaque extrémité longitudinale de ladite surface (5).
- 4. Ensemble (1, 2) selon la revendication 3, caractérisé en ce que le boîtier de relais d'accessoires (1) est fixé, dans un voisinage d’une extrémité longitudinale de ladite surface (5), à un bossage (17) de la paroi extérieure (6) du carter (2), et en ce qu’il est fixé, dans un voisinage de l’autre extrémité longitudinale de ladite surface (5), à une bride (19) de la paroi extérieure (6) du carter (2).
- 5. Ensemble (1, 2) selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le boîtier de relais d'accessoires (1) est fixé à au moins un bras radial (15) du carter (2).
- 6. Turbomachine, telle qu’un turboréacteur ou un turbopropulseur d’avion, caractérisée en ce qu’elle comprend un ensemble (1, 2) selon l’une des revendications 1 à 5.
- 7. Procédé de fabrication d’un ensemble (1, 2) selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes consistant à : - positionner ladite surface (5) du boîtier de relais d'accessoires (1) sur l’ouverture (11) de la paroi extérieure (6) du carter (2), de manière à assurer la continuité de la veine (13), et - fixer le boîtier de relais d'accessoires (1) au carter (2).
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