FR3108687A1 - Unique double bearing outer ring - Google Patents
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Abstract
Bague externe unique de double palier Enceinte (26) de turbomachine (10) comprenant un arbre moteur (16) rotation autour d’un axe (X) longitudinal au moyen de deux paliers à roulements (22, 24), un palier amont (22) et un palier aval (24). Les deux paliers (22, 24) partagent une bague externe unique (35), ladite bague externe unique (35) étant portée par deux semelles de supports de paliers (38a, 38b), une semelle amont (38a) et une semelle aval (38b) fixées à une structure fixe de la turbomachine (10), les deux paliers (22, 24) comprenant chacun une bague interne (28a, 28b) portée par l’arbre de turbomachine. Figure pour l’abrégé : figure 4Single outer ring of double bearing Enclosure (26) of turbomachine (10) comprising a motor shaft (16) rotating about a longitudinal axis (X) by means of two rolling bearings (22, 24), an upstream bearing (22 ) and a downstream bearing (24). The two bearings (22, 24) share a single outer ring (35), said single outer ring (35) being carried by two bearing support shoes (38a, 38b), an upstream shoe (38a) and a downstream shoe ( 38b) fixed to a fixed structure of the turbine engine (10), the two bearings (22, 24) each comprising an inner ring (28a, 28b) carried by the turbine engine shaft. Figure for the abstract: figure 4
Description
La présente invention concerne le domaine des enceintes de paliers de turbomachine, en particulier les bagues externes de paliers d’arbre moteur.The present invention relates to the field of turbine engine bearing enclosures, in particular the outer rings of engine shaft bearings.
L’invention s’inscrit dans le domaine général des turbomachines d’aéronef.The invention falls within the general field of aircraft turbomachines.
Etat de la techniqueState of the art
De façon classique et bien connue en soi (voir figure 1), une turbomachine double flux 10 d’aéronef comporte une soufflante 12 reliée éventuellement à un réducteur 14 lui-même relié à un arbre moteur 16 s’étendant selon un axe de rotation X. Cet arbre moteur 16 met notamment en rotation la turbine basse pression 20. La turbine basse pression 20 se situe en aval de la turbine haute pression 18, on dit qu’elle est à l’arrière de la turbomachine 10. La turbine basse pression 20 est classiquement mise en rotation par l’arbre moteur 16 au moyen de paliers à roulement 22, 24. Ces paliers à roulement 22, 24 se situent au sein d’une enceinte 26 appelée enceinte arrière de la turbomachine. Cette enceinte 26 arrière est mise en évidence sur la figure 1 de la présente demande.Conventionally and well known per se (see FIG. 1), a dual-flow turbomachine 10 of an aircraft comprises a fan 12 optionally connected to a reduction gear 14 itself connected to a motor shaft 16 extending along an axis of rotation X This motor shaft 16 notably sets the low pressure turbine 20 in rotation. 20 is conventionally rotated by the motor shaft 16 by means of rolling bearings 22, 24. These rolling bearings 22, 24 are located within an enclosure 26 called the rear enclosure of the turbomachine. This rear enclosure 26 is highlighted in Figure 1 of the present application.
Cette enceinte 26 arrière présente classiquement une longueur axiale de l’ordre de 400 mm.This rear enclosure 26 conventionally has an axial length of the order of 400 mm.
Tel qu’illustré sur la figure 2, l’enceinte 26 arrière comporte ainsi deux paliers à roulements 22, 24, un palier amont 22 et un palier aval 24, chaque palier 22, 24 comportant une bague interne 28a, 28b et une bague externe 29a, 29b. Les bagues interne 28a, 28b sont portées par l’arbre moteur 16 de la turbomachine 10. La bague externe amont 29a est reliée via une bague de support 30 d’un film fluide d’amortissement (connu sous le terme anglais de squeeze-film) centré amont à un premier support de palier 32a (support de palier amont) et la bague externe aval 29b est reliée via une bague de support 30 de film fluide d’amortissement (squeeze-film) centré aval à un deuxième support de palier 32b (support de palier aval). Le premier support de palier 32a comporte une première bride amont 100a destinée à coopérer en fixation avec une première bride aval 100b du deuxième support de palier 32b. Cette coopération est réalisée avec des moyens de fixation F tels que des vis. Le premier support de palier 32a comporte une deuxième bride (non représentée) destinée à coopérer en fixation avec une bride amont 26a de l’enceinte 26 et une bride S d’une structure fixe de la turbomachine 10 (voir figure 1). Le premier support de palier 32a comporte finalement une troisième bride 101 destinée à coopérer en fixation avec une bride 33 de la bague externe 29a. Le deuxième support de palier 32b comporte quant à lui une deuxième bride de support 102 destinée à coopérer en fixation, par les moyens de fixation F, avec une deuxième bride 26b (bride aval) de l’enceinte 26. Le dispositif selon l’état de la technique compte donc au moins un total de neuf brides S, 33, 100a, 100b, 101, 102, 26a, 26b (et la bride non représentée) permettant de relier les supports de paliers amont et aval 32a, 32b à la structure fixe de la turbomachine 10.As illustrated in Figure 2, the rear enclosure 26 thus comprises two roller bearings 22, 24, an upstream bearing 22 and a downstream bearing 24, each bearing 22, 24 comprising an inner ring 28a, 28b and an outer ring 29a, 29b. The inner rings 28a, 28b are carried by the motor shaft 16 of the turbomachine 10. The upstream outer ring 29a is connected via a support ring 30 of a damping fluid film (known by the English term of squeeze-film ) centered upstream to a first bearing support 32a (upstream bearing support) and the downstream outer ring 29b is connected via a support ring 30 of damping fluid film (squeeze-film) centered downstream to a second bearing support 32b (downstream bearing support). The first bearing support 32a comprises a first upstream flange 100a intended to cooperate in fixing with a first downstream flange 100b of the second bearing support 32b. This cooperation is achieved with fixing means F such as screws. The first bearing support 32a comprises a second flange (not shown) intended to cooperate in fixing with an upstream flange 26a of the enclosure 26 and a flange S of a fixed structure of the turbine engine 10 (see FIG. 1). The first bearing support 32a finally comprises a third flange 101 intended to cooperate in fixing with a flange 33 of the outer ring 29a. The second bearing support 32b comprises for its part a second support flange 102 intended to cooperate in fixing, by the fixing means F, with a second flange 26b (downstream flange) of the enclosure 26. The device according to the state of the technique therefore has at least a total of nine flanges S, 33, 100a, 100b, 101, 102, 26a, 26b (and the flange not shown) making it possible to connect the upstream and downstream bearing supports 32a, 32b to the structure stationary of the turbomachine 10.
Le principe d’un palier souple sur bague de support de film fluide d’amortissement centré est de donner au palier un amortissement radial, une souplesse par l’intermédiaire du tronçon colonnettes et un centrage généralement associé à une bride pour son blocage axial.The principle of a flexible bearing on a centered damping fluid film support ring is to give the bearing radial damping, flexibility via the column section and centering generally associated with a flange for its axial locking.
De manière bien connue de toute personne du métier, le but d’un film fluide d’amortissement est d’amortir le déplacement du ou des palier(s) pour optimiser le fonctionnement de la ligne d’arbre en dynamique d’ensemble. Comme visible en figure 3, le film fluide d’amortissement circule dans une chambre annulaire formée au moins en partie par la bague de support 30 qui est monté frettée dans le support palier 32b de manière à conserver, en fonctionnement, un jeu avec la bague extérieure 29b du palier 24. Deux segments d’étanchéités 31 sont logés dans des gorges g ménagées sur une face externe de la bague externe 29b. Chaque gorge g se trouve à une extrémité (amont et aval) de la bague externe 29b. De l’huile est injectée dans la chambre annulaire via un passage p ménagé dans ce support de palier 32b. L’huile sous pression constitue ainsi un film d’huile amortisseur (squeeze film).As is well known to anyone in the art, the purpose of a damping fluid film is to dampen the movement of the bearing(s) to optimize the operation of the shaft line in overall dynamics. As can be seen in FIG. 3, the damping fluid film circulates in an annular chamber formed at least in part by the support ring 30 which is shrunk-mounted in the bearing support 32b so as to retain, in operation, a clearance with the ring. 29b of the bearing 24. Two sealing segments 31 are housed in grooves g made on an outer face of the outer ring 29b. Each groove g is located at one end (upstream and downstream) of the outer ring 29b. Oil is injected into the annular chamber via a passage p formed in this bearing support 32b. The pressurized oil thus forms a damping oil film (squeeze film).
L’amortissement radial du palier par un film fluide d’amortissement en soi ne sera pas explicité plus avant dans la présente demande car cette technique est connue de toute personne du métier.The radial damping of the bearing by a fluid damping film per se will not be explained further in the present application because this technique is known to anyone skilled in the art.
Les dynamiciens peuvent notamment régler individuellement la souplesse de chaque palier par le calcul de la taille des tronçons de colonnettes en jouant à la fois sur leur taille et leur longueur.The dynamicians can in particular individually adjust the flexibility of each bearing by calculating the size of the column sections by adjusting both their size and their length.
L’inconvénient de cette enceinte 26 arrière telle qu’existante dans l’état de la technique est son encombrement axial. La dimension axiale de l’enceinte 26 arrière est due principalement aux contraintes imposées par la dynamique d’ensemble. En effet, les paliers 22, 24 sont intégrés dans l’enceinte 26 avec de la souplesse (souplesse fournie par un tronçon de colonnettes 34, voir figure 2) qui demande une longueur axiale incompressible pour chaque palier 22,24. Par ailleurs, toujours pour des raisons de dynamique d’ensemble, ces paliers 22, 24 ont une distance minimale à respecter entre eux.The disadvantage of this rear enclosure 26 as it exists in the state of the art is its axial size. The axial dimension of the rear enclosure 26 is mainly due to the constraints imposed by the overall dynamics. Indeed, the bearings 22, 24 are integrated into the enclosure 26 with flexibility (flexibility provided by a section of columns 34, see Figure 2) which requires an incompressible axial length for each bearing 22,24. Furthermore, still for reasons of overall dynamics, these bearings 22, 24 have a minimum distance to be respected between them.
La présente invention a notamment pour objectif de proposer une enceinte présentant un encombrement axial réduit sans fragiliser la dynamique d’ensemble, c’est-à-dire sans impacter la souplesse (donc la longueur des colonnettes) et sans impacter la distance entre les deux paliers.The object of the present invention is in particular to propose an enclosure having a reduced axial bulk without weakening the overall dynamics, that is to say without impacting the flexibility (therefore the length of the columns) and without impacting the distance between the two bearings.
On parvient à réaliser cet objectif, conformément à l’invention, grâce à une enceinte de turbomachine comprenant un arbre moteur de la turbomachine en rotation autour d’un axe X longitudinal au moyen de deux paliers à roulements, un palier amont et un palier aval, les deux paliers comprenant chacun une bague interne portée par l’arbre moteur. Selon l’invention, les deux paliers partagent une bague externe unique, ladite bague externe unique étant portée par deux semelles amont et aval d’au moins un support de palier principal, la semelle amont et la semelle aval étant aptes à être fixées à une structure fixe de la turbomachine, la bague externe unique comportant une portion centrale configurée de manière à réaliser au moins en partie un centrage de ladite bague externe sur l’axe X longitudinal.This objective is achieved, in accordance with the invention, thanks to a turbomachine enclosure comprising a motor shaft of the turbomachine rotating about a longitudinal axis X by means of two rolling bearings, an upstream bearing and a downstream bearing , the two bearings each comprising an inner ring carried by the motor shaft. According to the invention, the two bearings share a single outer ring, said single outer ring being carried by two upstream and downstream flanges of at least one main bearing support, the upstream flange and the downstream flange being able to be fixed to a fixed structure of the turbomachine, the single outer ring comprising a central portion configured so as to at least partially center said outer ring on the longitudinal axis X.
Ainsi, cette solution permet d’atteindre l’objectif susmentionné. En particulier, on se retrouve avec une unique bague externe pour les deux paliers. Ceci permet d’une part, de diminuer le nombre de pièces de l’enceinte. Cela a d’autre part, un impact sur la réalisation des supports de paliers à roulement car cette bague externe permet la suppression de deux brides sur trois. On minimise ainsi l’encombrement en épaisseur et en longueur de l’enceinte tout en obtenant un gain de temps, de coût et une simplification de montage par la réduction du nombre de pièces. Et tout ceci, tout en conservant les fonctions liées aux paliers. La diminution du nombre de brides confère également plus de raideur à l’ensemble.Thus, this solution achieves the above objective. In particular, we end up with a single outer ring for the two bearings. This allows, on the one hand, to reduce the number of parts of the enclosure. This also has an impact on the production of the rolling bearing supports because this outer ring allows the removal of two flanges out of three. This minimizes the bulk in terms of thickness and length of the enclosure while saving time, cost and simplifying assembly by reducing the number of parts. And all this, while retaining the functions related to the bearings. The reduction in the number of flanges also gives more stiffness to the assembly.
L’enceinte 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 :The enclosure according to the invention may comprise one or more of the following characteristics, taken separately from each other or in combination with each other:
- la distance dP, selon l’axe longitudinal, séparant le palier amont d’une extrémité aval de l’enceinte est comprise entre 250 et 300 mm,- the distance dP, along the longitudinal axis, separating the upstream bearing from a downstream end of the containment is between 250 and 300 mm,
- la portion centrale de la bague externe unique est supportée par une frette de recentrage située axialement entre les deux semelles,- the central portion of the single outer ring is supported by a recentering hoop located axially between the two flanges,
- la bague externe unique comporte une extrémité amont destinée à être portée par la semelle amont et une extrémité aval destinée à être portée par la semelle aval, les deux extrémités étant reliée chacune à la portion centrale par un tronçon de colonnettes,- the single outer ring has an upstream end intended to be carried by the upstream soleplate and a downstream end intended to be carried by the downstream soleplate, the two ends each being connected to the central portion by a section of columns,
- la portion centrale de la bague externe unique coopère directement avec une semelle centrale du support de palier principal,- the central portion of the single outer ring cooperates directly with a central flange of the main bearing support,
- le support de palier présente une paroi amont portant la semelle amont et une paroi aval portant la semelle aval, les parois amont et aval étant reliées à une paroi de l’enceinte par une bride coopérant avec une première bride de la paroi de l’enceinte,- the bearing support has an upstream wall carrying the upstream flange and a downstream wall carrying the downstream flange, the upstream and downstream walls being connected to a wall of the enclosure by a flange cooperating with a first flange of the wall of the pregnant,
- le support de palier amont est relié à une paroi de l’enceinte par une première bride, le support de palier aval étant relié à cette première bride par une seconde bride,- the upstream bearing support is connected to a wall of the containment by a first flange, the downstream bearing support being connected to this first flange by a second flange,
- la bague externe unique présente une épaisseur radiale sensiblement constante sur toute sa longueur suivant l’axe longitudinal,- the single outer ring has a substantially constant radial thickness over its entire length along the longitudinal axis,
- la bague externe unique présente, sur son extrémité aval une épaisseur radiale supérieure à une épaisseur de son extrémité amont,- the single outer ring has, on its downstream end, a radial thickness greater than a thickness of its upstream end,
- la bague externe unique est retenue axialement par un système de rétention axial, notamment en cas de rupture des colonnettes,- the single outer ring is retained axially by an axial retention system, in particular in the event of breakage of the pins,
- l’extrémité aval de la bague externe unique est retenue axialement, en cas de rupture des colonnettes, en aval par une plaquette de retenue et/ou en amont par une surface de rétention amont disposée sur la semelle aval,- the downstream end of the single outer ring is retained axially, in the event of breakage of the columns, downstream by a retaining plate and/or upstream by an upstream retention surface arranged on the downstream flange,
- l’enceinte est une enceinte arrière de turbomachine,- the enclosure is a turbomachine rear enclosure,
- l’enceinte est formée au moins en partie par un carter d’échappement,- the enclosure is formed at least in part by an exhaust casing,
- une bague de support d’un film fluide d’amortissement est disposée radialement entre l’extrémité aval de la bague externe unique et la semelle de support de palier aval, la bague de support et l’extrémité aval formant une chambre destinée à recevoir le fluide d’amortissement,- a support ring for a damping fluid film is arranged radially between the downstream end of the single outer ring and the downstream bearing support base, the support ring and the downstream end forming a chamber intended to receive damping fluid,
- la portion centrale comprend sur une surface radialement externe, des cannelures externes destinées à s’accoupler avec des cannelures internes correspondantes portées par une surface radialement interne de la semelle centrale.- the central portion comprises on a radially outer surface, outer splines intended to mate with corresponding internal splines carried by a radially inner surface of the central flange.
L’invention concerne également une turbomachine comportant au moins une enceinte selon l’invention.The invention also relates to a turbomachine comprising at least one enclosure according to the invention.
L’invention concerne également un procédé de montage de l’enceinte selon l’invention sur un arbre de moteur de turbomachine, la bague externe unique étant montée sur l’arbre moteur par un glissement sensiblement parallèle audit arbre moteur vers l’aval de la turbomachine.The invention also relates to a method for mounting the enclosure according to the invention on a turbomachine engine shaft, the single outer ring being mounted on the engine shaft by sliding substantially parallel to said engine shaft downstream of the turbomachinery.
Brève description des figuresBrief description of figures
L’invention sera mieux comprise, et d’autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description explicative détaillée qui va suivre, de modes de réalisation de l’invention donnés à titre d’exemples purement illustratifs et non limitatifs, en référence aux dessins schématiques annexés.The invention will be better understood, and other aims, details, characteristics and advantages thereof will appear more clearly on reading the detailed explanatory description which follows, of embodiments of the invention given as purely illustrative and non-limiting examples, with reference to the accompanying schematic drawings.
Sur ces dessins :In these drawings:
Description de modes de réalisationDescription of embodiments
Les organes et pièces présentant les mêmes fonctions que dans l’état de la technique conserveront, dans la présente description détaillée, les mêmes références numériques afin de simplifier la lecture et la compréhension de la présente invention.The organs and parts having the same functions as in the state of the art will retain, in this detailed description, the same numerical references in order to simplify the reading and understanding of the present invention.
Sur la figure 4 on peut ainsi voir que l’enceinte 26 comporte bien l’arbre de moteur 16 en rotation autour de l’axe longitudinal X. Cet arbre moteur 16 peut être un arbre basse pression de la turbomachine 10. Les deux paliers à roulement 22, 24, (le palier amont 22 et le palier aval 24) sont reliés à l’arbre moteur 16. L’enceinte considérée sur la figure 4 est l’enceinte arrière de la turbomachine 10, et formée plus particulièrement au moins en partie par un carter d’échappement de cette turbomachine 10.In FIG. 4, it can thus be seen that the enclosure 26 indeed includes the motor shaft 16 in rotation about the longitudinal axis X. This motor shaft 16 can be a low-pressure shaft of the turbomachine 10. The two bearings at bearing 22, 24 (the upstream bearing 22 and the downstream bearing 24) are connected to the motor shaft 16. The enclosure considered in FIG. 4 is the rear enclosure of the turbomachine 10, and formed more particularly at least in part by an exhaust casing of this turbomachine 10.
Toutefois, contrairement à l’état de la technique, les deux paliers à roulement 22, 24 de l’enceinte 26 se partagent une bague externe unique 35. La bague externe unique 35 est préférentiellement monobloc (venue de matière). En effet, les bagues externes 29a, 29b de la figure 2 ont été fusionnées. Les paliers 22, 24 sont dits souples.However, contrary to the state of the art, the two rolling bearings 22, 24 of the enclosure 26 share a single outer ring 35. The single outer ring 35 is preferably one-piece (made from the material). Indeed, the outer rings 29a, 29b of Figure 2 have been merged. The bearings 22, 24 are said to be flexible.
La bague externe unique 35 présente une forme générale cylindrique et s’étend le long de l’axe X. Elle présente une construction symétrique autour de son centre. La bague externe unique 35 présente une extrémité amont 36a et une extrémité aval 36b qui sont reliées au centre de la bague externe unique 35 par un tronçon de colonnettes 34. La bague externe unique 35 présente de préférence une pluralité de colonnettes 34 s’étendant le long de l’axe de la bague externe 35 et régulièrement réparties le long de cet axe. Dans l’exemple de la figure 4, la bague unique 35 comporte deux colonnettes 34.The single outer ring 35 has a generally cylindrical shape and extends along the X axis. It has a symmetrical construction around its center. The single outer ring 35 has an upstream end 36a and a downstream end 36b which are connected to the center of the single outer ring 35 by a section of columns 34. The single outer ring 35 preferably has a plurality of columns 34 extending along the along the axis of the outer ring 35 and regularly distributed along this axis. In the example of figure 4, the single ring 35 comprises two columns 34.
L’extrémité amont 36a coopère, via un roulement, avec la bague interne 28a du palier amont 22. La bague interne 28a est, comme précédemment, portée par l’arbre moteur 16. L’extrémité amont 36a de la bague externe unique 35 est reliée à une semelle amont 38a qui est située à une extrémité amont d’un support de palier principal 40. De manière similaire, l’extrémité 36b coopère, via un roulement, avec la bague interne 28b du palier aval 24. La bague interne 28b est, comme précédemment, portée par l’arbre moteur 16. L’extrémité aval 36b de la bague externe unique 35 est reliée à une semelle aval 38b qui est située à une extrémité aval du support de palier principal 40. Les deux semelles 38a, 38b sont ainsi reliées à une paroi de l’enceinte 26 par le support de palier principal 40, unique dans ce mode de réalisation. Le support de palier principal 40 présente une première bride B1(cf. figure 7) destinée à coopérer en fixation avec la première bride 26a (bride amont) de la paroi d’enceinte 26 et la bride S de la structure fixe de la turbomachine 10 (représentées en figure 7).The upstream end 36a cooperates, via a bearing, with the inner ring 28a of the upstream bearing 22. The inner ring 28a is, as before, carried by the motor shaft 16. The upstream end 36a of the single outer ring 35 is connected to an upstream flange 38a which is located at an upstream end of a main bearing support 40. Similarly, the end 36b cooperates, via a bearing, with the inner ring 28b of the downstream bearing 24. The inner ring 28b is, as before, carried by the motor shaft 16. The downstream end 36b of the single outer ring 35 is connected to a downstream flange 38b which is located at a downstream end of the main bearing support 40. The two flanges 38a, 38b are thus connected to a wall of the enclosure 26 by the main bearing support 40, unique in this embodiment. The main bearing support 40 has a first flange B 1 (cf. FIG. 7) intended to cooperate in fixing with the first flange 26a (upstream flange) of the enclosure wall 26 and the flange S of the fixed structure of the turbomachine 10 (shown in Figure 7).
Plus particulièrement, le support de palier 40 présente une paroi amont 40a portant la semelle amont 38a et une paroi aval 40b portant la semelle aval 38b, les parois amont 40a et aval 40b étant reliées à la paroi de l’enceinte 26 par la bride B1 coopérant avec la première bride 26a de la paroi de l’enceinte 26. Les trois brides S, B1, 26a sont fixées ensembles par les moyens de fixations F classiques tels qu’un ensemble de vis et d’écrou.More particularly, the bearing support 40 has an upstream wall 40a carrying the upstream sole 38a and a downstream wall 40b carrying the downstream sole 38b, the upstream 40a and downstream 40b walls being connected to the wall of the enclosure 26 by the flange B1 cooperating with the first flange 26a of the wall of the enclosure 26. The three flanges S, B 1 , 26a are fixed together by means of conventional fixings F such as a set of screws and nuts.
La deuxième bride 26b (bride aval) de l’enceinte 26 est destinée, dans ce premier mode de réalisation, à coopérer en fixation avec une deuxième bride B2du support de palier principal 40 (voir figure 4).The second flange 26b (downstream flange) of the enclosure 26 is intended, in this first embodiment, to cooperate in fixing with a second flange B 2 of the main bearing support 40 (see FIG. 4).
Selon un mode de réalisation alternatif représenté à la figure 8, l’extrémité aval 36b est destinée à être reliée à une semelle 38b portée par un support de palier secondaire 42. Ce support de palier secondaire 42 est destiné à être fixée sur le support de palier principal 40. La deuxième bride B2du support de palier principal 40 coopère donc, dans ce mode de réalisation, en fixation avec une bride B3du support de palier secondaire 42 via des moyens de fixation F.According to an alternative embodiment represented in FIG. 8, the downstream end 36b is intended to be connected to a flange 38b carried by a secondary bearing support 42. This secondary bearing support 42 is intended to be fixed on the main bearing 40. The second flange B 2 of the main bearing support 40 therefore cooperates, in this embodiment, in fixing with a flange B 3 of the secondary bearing support 42 via fixing means F.
La deuxième bride 26b (bride aval) de l’enceinte 26 coopère avec une deuxième bride B4du support de palier secondaire 42 (voir figure 8). La semelle amont 38a est ainsi reliée à une paroi de l’enceinte 26 par un premier support (le support de palier principal 40) et la semelle aval 38b est reliée à ce premier support par un second support (le support de palier secondaire 42).The second flange 26b (downstream flange) of the enclosure 26 cooperates with a second flange B 4 of the secondary bearing support 42 (see FIG. 8). The upstream sole 38a is thus connected to a wall of the enclosure 26 by a first support (the main bearing support 40) and the downstream sole 38b is connected to this first support by a second support (the secondary bearing support 42) .
Dans le premier mode de réalisation, on compte deux brides B1, B2de support de palier 40, deux brides 26a, 26b d’enceinte 26 et une bride S du support fixe de la turbomachine 10. Dans le seconde mode de réalisation, on compte quatre brides B1, B2, B3, B4de supports de paliers 40, 42, deux brides 26a, 26b d’enceinte 26 et la bride S du support fixe de la turbomachine 10. On a donc cinq brides dans le premier mode de réalisation et sept brides dans le deuxième. Comparé à l’état de la technique qui présentait neuf brides, on réduit le nombre de brides utilisées.In the first embodiment, there are two flanges B 1 , B 2 of the bearing support 40, two flanges 26a, 26b of the enclosure 26 and a flange S of the fixed support of the turbomachine 10. In the second embodiment, there are four flanges B 1 , B 2 , B 3 , B 4 of bearing supports 40, 42, two flanges 26a, 26b of enclosure 26 and the flange S of the fixed support of the turbomachine 10. There are therefore five flanges in the first embodiment and seven flanges in the second. Compared to the state of the art which had nine flanges, the number of flanges used is reduced.
Ainsi, la bague externe unique 35 est portée, à ses extrémités 36a, 36b, par deux semelles de supports de paliers respectivement amont et aval 38a, 38b, chacune fixée la structure fixe de la turbomachine 10. On constate donc, quel soit le mode de réalisation, une diminution du nombre de brides des supports paliers : en effet la présente invention permet de supprimer une à deux brides, ce qui mène à une simplification de la fabrication des supports de paliers 22, 24 et à une simplification du montage de l’ensemble de l’enceinte 26. Celui-ci sera décrit plus loin. Les supports 40, 42 des paliers 22, 24 peuvent être obtenus directement par fonderie ou par fabrication additive. La suppression de diverses brides/paires de brides de l’état de la technique apporte également une plus grande raideur aux supports des paliers 22, 24 car dans un élément mécanique, une paire de brides apporte de la souplesse.Thus, the single outer ring 35 is carried, at its ends 36a, 36b, by two bearing support flanges respectively upstream and downstream 38a, 38b, each fixed to the fixed structure of the turbomachine 10. embodiment, a reduction in the number of flanges of the bearing supports: indeed the present invention makes it possible to eliminate one or two flanges, which leads to a simplification of the manufacture of the bearing supports 22, 24 and to a simplification of the assembly of the assembly of the enclosure 26. This will be described later. The supports 40, 42 of the bearings 22, 24 can be obtained directly by foundry or by additive manufacturing. The elimination of various flanges/pairs of flanges of the state of the art also brings greater stiffness to the supports of the bearings 22, 24 because in a mechanical element, a pair of flanges brings flexibility.
En outre, une bague de support 30 d’un film fluide d’amortissement est disposée radialement entre l’extrémité aval 36b de la bague externe unique 35 et la semelle 38b de support de palier aval 40, la bague de support 30 et l’extrémité aval 36b formant une chambre destinée à recevoir le fluide d’amortissement. De la même manière, une bague de support 30 d’un film fluide d’amortissement est disposée radialement entre l’extrémité amont 36a et la semelle amont 38a, la bague de support 30 et l’extrémité aval 36b formant une chambre destinée à recevoir le fluide d’amortissement. La chambre est par exemple remplie d’une huile. La chambre est par exemple délimitée radialement par deux joints d’étanchéité logés respectivement dans une rainure ménagée dans la semelle amont 36a et aval 36b.In addition, a support ring 30 of a damping fluid film is disposed radially between the downstream end 36b of the single outer ring 35 and the base 38b of the downstream bearing support 40, the support ring 30 and the downstream end 36b forming a chamber intended to receive the damping fluid. In the same way, a support ring 30 for a damping fluid film is arranged radially between the upstream end 36a and the upstream flange 38a, the support ring 30 and the downstream end 36b forming a chamber intended to receive damping fluid. The chamber is for example filled with an oil. The chamber is, for example, delimited radially by two seals housed respectively in a groove made in the upstream 36a and downstream 36b flange.
En référence aux figures 4 à 8, le centre de la bague externe unique 35 comporte une portion centrale C configurée de manière à réaliser au moins en partie un centrage de la bague externe unique 35 sur l’axe X longitudinal. Sur les modes de réalisation des figures 4, 6 et 7, la portion centrale C est supportée par une frette de recentrage 44 qui coopère avec le support de palier principal 40. La portion centrale C de la bague externe unique 35 est ainsi supportée par la frette de recentrage 44 située (axialement) entre les deux semelles amont 36a et aval 36b (ou encore entre les deux paliers 22, 24). En particulier, comme référencé sur la figure 7, le support de palier principal 40 comporte une patte 41 avec une semelle centrale 38c qui vient porter la portion centrale C. La frette de recentrage 44 est montée à la fois sur la portion centrale C et la semelle centrale 38c. La frette de recentrage 44 combine les centrages des deux paliers 22, 24 en un seul point. Cette frette 44 présente une longueur suffisante pour assurer le centrage des paliers 22, 24 sans rotulage, qui pourrait-être néfaste à leur bon fonctionnement. La bague externe unique 35 est frettée (c’est-à-dire montée serrée radialement par rapport à l’axe X longitudinal) sur la frette de recentrage 44 au moment du montage qui sera explicité plus loin. La frette 44 est par ailleurs associée à une cannelure 46 (figure 6), ladite cannelure 46 assurant la fonction anti-rotatoire de la bague externe unique 35.With reference to FIGS. 4 to 8, the center of the single outer ring 35 comprises a central portion C configured in such a way as to achieve at least partial centering of the single outer ring 35 on the longitudinal axis X. In the embodiments of Figures 4, 6 and 7, the central portion C is supported by a recentering hoop 44 which cooperates with the main bearing support 40. The central portion C of the single outer ring 35 is thus supported by the recentering hoop 44 located (axially) between the two upstream 36a and downstream 36b flanges (or even between the two bearings 22, 24). In particular, as referenced in Figure 7, the main bearing support 40 comprises a bracket 41 with a central flange 38c which bears the central portion C. The recentering hoop 44 is mounted both on the central portion C and the center sole 38c. The recentering hoop 44 combines the centerings of the two bearings 22, 24 at a single point. This hoop 44 has a sufficient length to ensure the centering of the bearings 22, 24 without swiveling, which could be detrimental to their proper functioning. The single outer ring 35 is shrunk (that is to say mounted tight radially relative to the longitudinal axis X) on the recentering hoop 44 at the time of assembly which will be explained later. The hoop 44 is also associated with a groove 46 (Figure 6), said groove 46 providing the anti-rotation function of the single outer ring 35.
La cannelure 46 est par exemple usinée dans le support de palier principal 40. Celle-ci coopère avec une cannelure correspondante de la portion centrale C. La frette 44 est par exemple montée serrée dans le support de palier principal 40.The groove 46 is for example machined in the main bearing support 40. This cooperates with a corresponding groove of the central portion C. The collar 44 is for example tightly mounted in the main bearing support 40.
La fonction de blocage axial de la bague externe unique 35 est réalisée par des éléments classiques de la technologie aéronautique en amont et en aval de la bague externe unique 35.The axial locking function of the single outer ring 35 is performed by conventional elements of aeronautical technology upstream and downstream of the single outer ring 35.
Dans un mode de réalisation alternatif illustrée en figure 5, on voit que les films fluides d’amortissement répondent directement à la fonction d’amortissement des paliers 22, 24. Dans ce mode de réalisation, la portion centrale C de la bague externe unique 35 coopère directement avec la semelle centrale 38c du support de paliers 40. Par exemple, des cannelures sont usinées sur la surface interne de la semelle centrale 38c coopérant avec des cannelures complémentaires usinées sur la surface externe de la portion centrale C de la bague externe unique 35. Un joint élastique J est monté sur la bague externe unique 35 en guise de rétention axiale de celle-ci. De cette façon, la bague fusionnée est fixée axialement dans les deux sens, sans qu’il y ait besoin d’un mécanisme de blocage annexe, comme dans le mode de réalisation précédent. Dans ce mode de réalisation, on peut régler individuellement la valeur de recentrage de chaque palier 22, 24 indépendamment l’un de l’autre.In an alternative embodiment illustrated in FIG. 5, it can be seen that the damping fluid films respond directly to the damping function of the bearings 22, 24. In this embodiment, the central portion C of the single outer ring 35 cooperates directly with the central flange 38c of the bearing support 40. For example, grooves are machined on the internal surface of the central flange 38c cooperating with complementary grooves machined on the external surface of the central portion C of the single external ring 35 An elastic seal J is mounted on the single outer ring 35 by way of axial retention thereof. In this way, the fused ring is fixed axially in both directions, without the need for an additional locking mechanism, as in the previous embodiment. In this embodiment, the recentering value of each bearing 22, 24 can be individually adjusted independently of one another.
Cette fusion des deux bagues externes en une bague externe unique 35 permet de réduire l’encombrement axial de l’enceinte 26. En effet, la distance axiale dP (selon l’axe X) séparant le palier amont 22 à une extrémité aval de l’enceinte 26 (définie par une paroi sensiblement radiale 43) passe d’une longueur de l’ordre de 400 mm à une longueur comprise entre 250 et 300 mm (voir figure 4).This fusion of the two outer rings into a single outer ring 35 makes it possible to reduce the axial size of the enclosure 26. Indeed, the axial distance dP (along the axis X) separating the upstream bearing 22 at a downstream end of the enclosure 26 (defined by a substantially radial wall 43) changes from a length of the order of 400 mm to a length of between 250 and 300 mm (see FIG. 4).
Le montage de l’enceinte 26 sur l’arbre moteur 16 de la turbomachine 10 se fait globalement, selon les différents modes de réalisation, de l’aval vers l’amont. Pour le mode de réalisation illustré en figure 4, le montage comporte deux étapes :The assembly of the enclosure 26 on the motor shaft 16 of the turbomachine 10 is done globally, according to the different embodiments, from downstream to upstream. For the embodiment illustrated in FIG. 4, the assembly comprises two stages:
- une première étape au cours de laquelle la bague externe unique 35 est glissée sur le support de palier principal 40 de l’amont vers l’aval pour y être fixée au niveau de la frette de recentrage 44,- a first step during which the single outer ring 35 is slid on the main bearing support 40 from upstream to downstream to be fixed there at the level of the recentering hoop 44,
- une deuxième étape au cours de laquelle l’ensemble formé par la bague externe unique 35 et le support de palier principal 40 est monté sur l’arbre moteur 16 par glissement de l’aval vers l’amont, comme illustré en figure 7.- a second step during which the assembly formed by the single outer ring 35 and the main bearing support 40 is mounted on the motor shaft 16 by sliding from downstream to upstream, as illustrated in figure 7.
Ce montage en deux étapes permet une bague externe unique 35 optimisée, c’est-à-dire que l’épaisseur radiale e1de la bague externe unique 35 est sensiblement constante sur toute sa longueur. Les lignes d’encombrement 48 de la bague externe unique 35 courent parallèlement le long de l’axe X.This assembly in two steps allows a single outer ring 35 optimized, that is to say that the radial thickness e 1 of the single outer ring 35 is substantially constant over its entire length. The outline lines 48 of the single outer ring 35 run parallel along the X axis.
Concernant le mode de réalisation illustré en figure 6, on constate que la bague externe unique 35 présente une épaisseur radiale e2, e3variable : en effet l’épaisseur radiale e3de son extrémité aval 36b est plus grande que l’épaisseur radiale e2de son extrémité amont 36a. Les lignes d’encombrement 48 de la bague externe unique 35 forment un cône dont la pointe est orientée vers l’amont. Cette épaisseur e2, e3radiale variable permet de monter la bague externe unique 35 au cours d’une étape unique, de l’aval vers l’amont, en la faisant glisser le long de des semelles 38a, 38b et de la frette de recentrage 44, comme illustré en figure 4. En effet, la bague externe unique 35 est montée d’aval en amont sur le support palier 40, l’extrémité amont 36a doit donc présenter une épaisseur radiale e2suffisamment faible pour passer sous la cannelure 46.Concerning the embodiment illustrated in FIG. 6, it can be seen that the single outer ring 35 has a variable radial thickness e 2 , e 3 : in fact the radial thickness e 3 of its downstream end 36b is greater than the radial thickness e 2 from its upstream end 36a. The contour lines 48 of the single outer ring 35 form a cone whose tip is oriented upstream. This variable radial thickness e 2 , e 3 makes it possible to mount the single outer ring 35 during a single step, from downstream to upstream, by sliding it along flanges 38a, 38b and the collar recentering 44, as shown in Figure 4. Indeed, the single outer ring 35 is mounted from downstream to upstream on the bearing support 40, the upstream end 36a must therefore have a radial thickness e 2 sufficiently small to pass under the spline 46.
Dans tous les modes de réalisation pré cités, la bague externe unique 35 est préférentiellement retenue axialement par un système de rétention axial, notamment en cas de rupture des colonnettes 34.In all the embodiments mentioned above, the single outer ring 35 is preferably retained axially by an axial retention system, in particular in the event of breakage of the pins 34.
En amont, le centrage de la bague externe unique 35 est réalisé par la coopération entre l’extrémité amont 36a et la semelle amont 38a du support de palier principal 40.Upstream, the centering of the single outer ring 35 is achieved by the cooperation between the upstream end 36a and the upstream flange 38a of the main bearing support 40.
Comme visible sur la figure 4, l’extrémité amont 36a de la bague externe unique 35 est retenue axialement contre la semelle amont 38a par un anneau d’arrêt 50. L’anneau d’arrêt 50 assure ainsi le blocage axial de la bague externe unique 35. L’anneau d’arrêt 50 est un anneau de type Spirolox© capable de supporter de fortes charges axiales.As seen in Figure 4, the upstream end 36a of the single outer ring 35 is retained axially against the upstream flange 38a by a stop ring 50. The stop ring 50 thus ensures the axial locking of the outer ring single 35. The stop ring 50 is a Spirolox © type ring capable of withstanding heavy axial loads.
L’anneau d’arrêt 50 peut présenter une forme de spirale et comporter deux couches superposées d’une bande métallique enroulée. Ce double enroulement permet d’augmenter la résistance de l’anneau d’arrêt 50 vis-à-vis des charges axiales.The stop ring 50 can have a spiral shape and comprise two superimposed layers of a wound metal strip. This double winding makes it possible to increase the resistance of the retaining ring 50 against axial loads.
L’anneau d’arrêt 50 est formé notamment d’acier carboné. L’anneau d’arrêt 50 présente une épaisseur mesurée selon l’axe de l’anneau d’arrêt 50 comprise entre 2,5 mm et 4,5 mm et préférentiellement comprise entre 3.5 mm et 4 mm. L’anneau d’arrêt 50 est par exemple logé dans une rainure ménagée dans la semelle amont 38a du support de palier principal 40. Une telle épaisseur de l’anneau d’arrêt 50 lui confère une forte charge axiale comparée aux anneaux de l’art antérieur. L’anneau d’arrêt 50 présente de préférence un diamètre externe D compris entre 180 mm et 190 mm.The stop ring 50 is formed in particular of carbon steel. The stop ring 50 has a thickness measured along the axis of the stop ring 50 of between 2.5 mm and 4.5 mm and preferably between 3.5 mm and 4 mm. The stop ring 50 is for example housed in a groove made in the upstream flange 38a of the main bearing support 40. Such a thickness of the stop ring 50 gives it a high axial load compared to the rings of the prior art. The stop ring 50 preferably has an outer diameter D of between 180 mm and 190 mm.
Selon un autre exemple de réalisation représenté sur la figure 9, le système de retenu axial de l’extrémité amont 36a est formé par un appendice 30a de la bague 30 de support du film fluide d’amortissement formant une butée axiale.According to another exemplary embodiment shown in Figure 9, the axial retaining system of the upstream end 36a is formed by an appendage 30a of the ring 30 supporting the damping fluid film forming an axial stop.
Dans le cas de rupture des colonnettes du tronçon 34, l’extrémité aval 36b de la bague externe unique 35 est retenue axialement, en aval, par une plaquette de retenue 42a, et en amont par une surface rétention amont 42b disposée sur la semelle aval 38b comme représenté par exemple sur la figure 4. La surface de rétention amont 42b est par exemple formée par un appendice de la semelle aval 38b. L’appendice s’étend en amont de la semelle aval 38b. De manière préférentielle, l’appendice et la colonnette 34 sont crantées.In the event of breakage of the columns of section 34, the downstream end 36b of the single outer ring 35 is retained axially, downstream, by a retaining plate 42a, and upstream by an upstream retention surface 42b arranged on the downstream flange 38b as shown for example in Figure 4. The upstream retention surface 42b is for example formed by an appendage of the downstream flange 38b. The appendix extends upstream of the downstream flange 38b. Preferably, the appendage and the column 34 are notched.
Dans un exemple non représenté, l’extrémité aval 36b de la bague externe unique 35 présente une gorge externe formant mortaise destinée à coopérer, par embrèvement avec la plaquette de retenue 42a formant tenon. En cas de rupture des colonnettes du tronçon 34, la bague unique externe 35 est maintenue axialement en place grâce à la gorge externe. Un arrêt en rotation (non représenté) peut éventuellement être intégré à l’un ou l’autre des modes de réalisation.In an example not shown, the downstream end 36b of the single outer ring 35 has an outer groove forming a mortise intended to cooperate, by recessing, with the retaining plate 42a forming a tenon. In the event of the studs of section 34 breaking, the single outer ring 35 is held axially in place by the outer groove. A rotational stop (not shown) may optionally be integrated into one or other of the embodiments.
Dans le cas d’un mode de réalisation comportant un support de palier principal 40 et un support de palier secondaire 42, le procédé de montage de la bague externe unique 35 dans l’enceinte 26 comporte également deux étapes (voir figure 8 illustrant la deuxième étape) :In the case of an embodiment comprising a main bearing support 40 and a secondary bearing support 42, the method of mounting the single outer ring 35 in the enclosure 26 also comprises two steps (see FIG. 8 illustrating the second stage) :
- une première étape au cours de laquelle la bague externe unique 35 est glissée le long de l’arbre moteur 16 de l’aval vers l’amont jusqu’à ce que l’extrémité amont 36a de la bague externe unique 35 entre en contact avec la semelle amont 38a du support de palier principal 40,- a first step during which the single outer ring 35 is slid along the motor shaft 16 from downstream to upstream until the upstream end 36a of the single outer ring 35 comes into contact with the upstream flange 38a of the main bearing support 40,
- une deuxième étape au cours de laquelle, le support de palier secondaire 42 est fixé au support de palier principal 40 de manière à ce que la semelle aval 38b se retrouve au contact de l’extrémité aval 36b de la bague externe unique 35.- a second step during which the secondary bearing support 42 is fixed to the main bearing support 40 so that the downstream flange 38b comes into contact with the downstream end 36b of the single outer ring 35.
On constate donc que quel que soit le mode de réalisation considéré, la présente invention offre les avantages suivants :It is therefore found that whatever the embodiment considered, the present invention offers the following advantages:
- une diminution du nombre de pièces, entrainant à la fois gain de temps au montage et un gain de coût lors de la production,- a reduction in the number of parts, leading to both assembly time savings and cost savings during production,
- une diminution du nombre de brides de support entraînant gain de raideur dans le support des paliers et donc une réduction de la masse totale de la turbomachine,- a reduction in the number of support flanges resulting in increased stiffness in the bearing support and therefore a reduction in the total mass of the turbomachine,
- un compactage de l’enceinte entraînant une réduction de l’encombrement axial de l’enceinte et de la masse totale de la turbomachine.
- Compaction of the enclosure leading to a reduction in the axial size of the enclosure and in the total mass of the turbomachine.
Claims (14)
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Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| FR2003067A FR3108687B1 (en) | 2020-03-27 | 2020-03-27 | Unique double bearing outer ring |
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Publications (2)
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| US4576001A (en) * | 1983-02-11 | 1986-03-18 | Rolls-Royce Limited | Gas turbine engine oil systems |
| US20130089284A1 (en) * | 2010-07-01 | 2013-04-11 | Turbomeca | Method for dynamically absorbing shocks in a power shaft, in particular a supercritical shaft, and shock-absorbing architecture for implementing said method |
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-
2020
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4576001A (en) * | 1983-02-11 | 1986-03-18 | Rolls-Royce Limited | Gas turbine engine oil systems |
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| US20180298822A1 (en) * | 2017-04-14 | 2018-10-18 | General Electric Company | Support assembly having variable stiffness member |
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