FR3118483A1 - Module de turbomachine equipe d’une machine electrique et turbomachine equipee d’un tel module - Google Patents
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Abstract
TITRE : MODULE DE TURBOMACHINE EQUIPE D’UNE MACHINE ELECTRIQUE ET TURBOMACHINE EQUIPEE D’UN TEL MODULE
L’invention concerne un module de turbomachine pour aéronef, comprenant un boîtier d’accessoires (30) ainsi qu’un arbre de transfert (34) et un arbre d’entrainement (25) liés en rotation l’un à l’autre par l’intermédiaire d’un dispositif de transmission de puissance (37), le dispositif de transmission de puissance (37) étant logé dans un boitier de transmission (50), le module comprenant en outre une machine électrique (54) reliée en rotation à l’arbre de transfert (34).
Selon l’invention, la machine électrique (54) est intercalée entre le boitier de transmission (50) et au moins une partie (64a) de l’arbre de transfert (34).
Figure pour l’abrégé : Figure 2
Description
Domaine de l’invention
La présente invention est relative au domaine des turbomachines pour aéronefs, et notamment des modules de turbomachine équipés de machine électrique. Elle vise en particulier les turbomachines équipées d’un tel module et d’une boîte d’accessoires liée à la machine électrique.
Etat de la technique
Une turbomachine d’aéronef telle qu’une turbomachine double flux comprend de manière générale une soufflante carénée disposée en entrée de la turbomachine et qui est entrainée en rotation par un arbre basse pression. Dans certaines configurations de turbomachines à taux de dilution très élevé, dites UHBR pour «Ultra High By Pass Ratio », un réducteur peut être interposé entre la soufflante et l’arbre basse pression pour que la soufflante tourne à une vitesse inférieure à celle de l’arbre de basse pression. La réduction de la vitesse permet également d’augmenter la taille de la soufflante, et alors d’atteindre des taux de dilution très élevés.
La turbomachine comprend un boîtier d’accessoires connu sous l’acronyme anglais AGB (pour « Accessory Gear Box ») pour alimenter différents équipements ou accessoires nécessaires au fonctionnement de la turbomachine ou de l’aéronef. Un exemple d’accessoire est un alternateur à aimant permanent (généralement appelé PMA signifiant « Permanent Magnet Alternator ») qui assure la production de courant électrique à l’aide typiquement du boitier d’accessoires. En particulier, l’alternateur est destiné à fournir une alimentation électrique au calculateur de la turbomachine tel que le FADEC (dont l’acronyme signifie en anglais « Full Authority Digital Engine Control ») à partir d’un régime de ralenti.
Le boîtier d’accessoires est constitué d’une suite de lignes d’arbres (train d’engrenages) entrainant les équipements avec des ratios de vitesses différents. La prise de mouvement du boîtier d’accessoires est typiquement effectuée sur le rotor du compresseur haute pression par l’intermédiaire d’un arbre radial. Ce dernier est couplé à un arbre de transfert du boîtier d’accessoires par un renvoi d’angle connu sous l’acronyme TGB pour « Transfert Gear Box » en anglais.
Il est connu d’équiper le boîtier d’accessoires d’une machine électrique qui est un dispositif électromécanique basé sur l’électromagnétisme permettant la conversion d’énergie électrique par exemple en énergie mécanique (mode générateur) ou de manière réversible, permettant la production de l’électricité à partir d’une énergie mécanique (mode moteur). La machine électrique peut se comporter également en mode générateur comme en mode en moteur.
Cette machine électrique peut être utilisée pour entrainer l’arbre haute pression pendant une durée limitée et idéalement à très faible vitesse lorsque la turbomachine est arrêtée et l’aéronef au sol. La rotation de l’arbre haute pression peut être réalisée par l’alternateur à aimant comme cela est décrit dans la demande de brevet FR2950658. En effet, la rotation de l’arbre haute pression lorsque la turbomachine est à l’arrêt permet d’éviter l’arcboutement du corps haute pression dû au gradient thermique présent entre le haut et le bas du rotor haute pression. Ce gradient thermique est causé par la convection de l’air circulant dans la turbomachine. Un redémarrage du moteur avec ce gradient thermique présent sur le rotor peut provoquer une augmentation des vibrations avec le risque de frottement des pales du rotor de la turbine ou du compresseur basse pression sur leurs carters respectifs. Ce phénomène entraîne une dégradation des performances et potentiellement de la turbomachine. De plus, le pic de déflexion du rotor peut être atteint jusqu’à 2h après l’arrêt de la turbomachine. L’arcboutement du corps haute pression est critique pour tous les aéronefs qui effectuent plusieurs vols dans une même journée.
La présente invention a notamment pour objectif de fournir une solution permettant l’intégration d’un ou plusieurs équipements dans un environnement restreint de la turbomachine pour entraîner facilement un arbre moteur de celle-ci tout en évitant de pénaliser la masse de la turbomachine et le coût de fabrication.
Nous parvenons à cet objectif, conformément à l’invention, grâce à un module de turbomachine pour aéronef, comprenant un boîtier d’accessoires ainsi qu’un arbre de transfert et un arbre d’entrainement liés en rotation l’un à l’autre par l’intermédiaire d’un dispositif de transmission de puissance, le dispositif de transmission de puissance étant logé dans un boitier de transmission, le module comprenant en outre une machine électrique reliée en rotation à l’arbre de transfert, la machine électrique étant intercalée entre le boitier de transmission et au moins une partie de l’arbre de transfert.
Ainsi, cette solution permet d’atteindre l’objectif susmentionné. En particulier, une telle configuration permet de ne pas encombrer et de tirer profit de l’espace disponible entre le premier dispositif de transmission de puissance et le boîtier d’engrenage. La machine électrique permet de prélever ou d’injecter de la puissance mécanique sur l’arbre moteur, notamment lorsque l’aéronef est au sol, et sans modifier considérablement cette architecture.
Le module de turbomachine comprend également l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison :
- la machine électrique comprend un rotor qui est solidaire en rotation de l’arbre de transfert et un stator qui entoure le rotor et qui est monté fixement par rapport au boitier de transmission.
- le stator est porté par une surface radialement interne d’une paroi cylindrique fixée au boitier de transmission.
- l’arbre de transfert est enveloppé par un premier carter, la machine électrique étant logée dans un deuxième carter monté entre le boîtier de transmission et le premier carter, et ladite paroi cylindrique forme une paroi du deuxième carter.
- le dispositif de transmission de puissance comprend un arbre de sortie couplé à l’arbre de transfert et autour duquel le rotor est monté radialement.
- l’arbre de sortie comprend une première portion agencée dans une paroi annulaire du boîtier de transmission et une deuxième portion qui s’étend à l’extérieur de la paroi annulaire, la deuxième portion ayant un diamètre inférieur à celui de la première portion de façon à former un épaulement à la jonction des première et deuxième portions.
- le module comprend une douille montée sur la deuxième portion de l’arbre de sortie et positionnée en butée contre l’épaulement, le rotor étant monté sur la douille.
- le module comprend au moins un moyen de serrage de la douille contre l’épaulement de l’arbre de sortie.
- la deuxième portion de l’arbre de sortie comprend une partie creuse qui s’étend axialement sur tout ou partie de la deuxième portion et qui reçoit une extrémité de l’arbre de transfert, des moyens de couplage étant prévus entre ladite extrémité et ladite partie creuse afin que l’arbre de sortie et l’arbre de transfert soient solidaires en rotation.
- l’arbre de sortie est guidé en rotation dans la paroi annulaire au moyen d’au moins un palier de guidage en rotation, un élément d’étanchéité étant agencé au niveau d’une ouverture de la paroi annulaire et autour de la première portion de l’arbre de sortie.
- la machine électrique est de type moteur et/ou générateur.
- l’arbre de sortie comprend des premières cannelures destinées à coopérer avec des deuxièmes cannelures de l’arbre de transfert.
- les premières cannelures sont agencées sur une surface radialement interne au niveau d’une première extrémité.
- le deuxième carter est fixé au boîtier de transmission et au premier carter qui sont fixes.
- la machine électrique est un alternateur à aimant permanent.
- les pignons dentés et les roues sont coniques.
L’invention concerne également une turbomachine pour aéronef, comprenant un arbre moteur haute pression et un module de turbomachine présentant l’une quelconque des caractéristiques susmentionnées, dans laquelle le dispositif de transmission de puissance est un premier dispositif de transmission de puissance et l’arbre d’entrainement est relié à l’arbre moteur haute pression par l’intermédiaire d’un deuxième dispositif de transmission de puissance, de telle façon que l’arbre de transfert et l’arbre moteur haute pression sont liés en rotation.
La turbomachine comprend également l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison :
- le deuxième dispositif de transmission de puissance comprend une roue d’entrée qui est montée sur l’arbre moteur haute pression et qui engrène avec un deuxième pignon denté monté à une deuxième extrémité de l’arbre d’entraînement.
- l’arbre d’entrainement s’étend à l’intérieur d’un bras de carter.
Brève description des 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 figures suivantes annexées :
Description détaillée de l’invention
La figure 1 montre une vue en coupe axiale d’une turbomachine 1 d’axe longitudinal X à laquelle s’applique l’invention. La turbomachine représentée est une turbomachine à double flux et double corps destinée à être montée sur un aéronef. Bien entendu, l’invention n’est pas limitée à ce type de turbomachine.
Dans la présente demande, les termes « amont », « aval », « axial » et « axialement » sont définis par rapport au sens de circulation des gaz dans la turbomachine et également suivant l’axe longitudinal (et même de gauche à droite sur la figure 1). Les termes « radial », « radialement », « interne » et « externe » sont également définis par rapport à un axe radial Z qui est perpendiculaire à l’axe X de la turbomachine.
Cette turbomachine 1 à double flux et double corps comprend une soufflante 2 qui est montée en amont d’un générateur de gaz ou moteur de turbine à gaz 3. La soufflante 2 comprend une pluralité d’aubes de soufflante 4 qui s’étendent radialement depuis la périphérie d’un disque 5 traversé par un arbre de soufflante 6. La soufflante 2 est entourée d’un carter de soufflante 7 centré sur l’axe longitudinal X. Le carter de soufflante 7 est porté par une nacelle 8 qui s’étend autour du générateur de gaz 3 et suivant l’axe longitudinal X.
Le générateur de gaz 3 comprend d’amont en aval, un compresseur basse pression (BP) 9, un compresseur haute pression (HP) 10, une chambre de combustion 11, une turbine haute pression 12 et une turbine basse pression 13. Le rotor du compresseur HP 10 est relié au rotor de la turbine HP via un arbre HP 14 centré sur l’axe longitudinal pour former un premier corps dit haute pression. Le rotor du compresseur BP est relié au rotor de la turbine BP via un arbre BP 15 centré sur l’axe longitudinal pour former un deuxième corps dit basse pression. L’arbre BP 15 s’étend à l’intérieur de l’arbre HP 14. L’arbre HP 14, est un arbre moteur, qui est entraîné en rotation suivant l’axe longitudinal X dans un carter interne 16 centré sur l’axe longitudinal.
Un flux d’air F qui entre dans la turbomachine via la soufflante 2 est divisé par un bec de séparation 17 de la turbomachine en un flux d’air primaire F1 qui traverse le générateur de gaz 3 et en particulier dans une veine primaire 18, et en un flux d’air secondaire F2 qui circule autour du générateur de gaz 3 dans une veine secondaire 19. La veine primaire 18 et la veine secondaire 19 sont coaxiales. Le flux d’air secondaire F2 est éjecté par une tuyère secondaire 20 terminant la nacelle 8 alors que le flux d’air primaire F1 est éjecté à l’extérieur de la turbomachine via une tuyère d’éjection 21 située en aval du générateur de gaz. La veine primaire 18 est délimitée au moins en partie, radialement, par le carter interne 16 et un carter d’entrée 22. La veine secondaire 19 est quant à elle délimitée au moins en partie, radialement, par le carter d’entrée 22 et le carter de soufflante. Le carter d’entrée 22 porte le bec de séparation 17 en amont et est prolongé en aval par un carter inter-veine 23 qui porte la tuyère d’éjection 21.
Dans une configuration optionnelle, un réducteur de vitesse 24 peut relier l’arbre BP 15 à l’arbre de soufflante 6, pour permettre de réduire la vitesse de la soufflante 2 à une vitesse inférieure à celle de l’arbre BP 15. Le réducteur de vitesse 24 permet d’autre part, l’agencement d’une soufflante avec un diamètre important de manière à augmenter le taux de dilution. Le taux de dilution de la soufflante est avantageusement supérieur à 10. Préférentiellement, le taux de dilution est compris entre 15 et 20. Le réducteur de vitesse peut être à train planétaire ou à train épicycloïdal.
La turbomachine comprend un arbre d’entrainement 25 qui est relié d’une part, à l’arbre haute pression 14 et d’autre part, à un boitier d’accessoires 30 de la turbomachine. L’arbre d’entraînement s’étend plus ou moins radialement, avec un angle compris entre 0° et 30° par rapport à l’axe radial Z, c’est à dire compris entre 60° et 90° par rapport à l’axe longitudinal X. Cet arbre d’entraînement permet d’entraîner l’arbre moteur, ici l’arbre HP 14 en rotation pour pouvoir démarrer la turbomachine via un équipement ou accessoire coopérant avec un boîtier d‘accessoires décrit ci-après.
Dans le présent exemple, l’arbre d’entraînement 25 est appelé arbre radial car il s’étend sensiblement radialement, en étant logé dans un élément structural de la turbomachine. Cet élément structural s’étend sensiblement radialement entre le carter interne 16 et le carter de soufflante et/ou la nacelle 8. L’élément structural est un bras de carter 26 qui relie structurellement le carter interne 16 au carter de soufflante.
En référence à la figure 2, le boîtier d’accessoires 30 est agencé dans un compartiment de la nacelle 8, et reçoit les divers équipements ou accessoires de la turbomachine. Ces équipements, montés sur le boîtier 30, peuvent être des pompes à carburant, des générateurs électriques, un groupe de lubrification, un démarreur, etc. Généralement, le boîtier 30 comprend un train d’engrenages 31 qui est constitué de plusieurs roues dentées 32 qui engrènement les unes avec les autres et dont certaines sont couplées à des parties rotatives des équipements pour leur entrainement en rotation. Le train d’engrenages 31 est logé dans une enveloppe rigide 33 destinée à protéger les roues dentées 32.
Le boîtier 30 comprend, parmi les roues dentées 32, une roue dentée formant une entrée du train d’engrenages 31 et qui est couplée à une première extrémité 35 d’un arbre de transfert 34. Ce dernier s’étend généralement hors du boîtier 30, suivant un axe A qui forme un angle avec l’axe de l’arbre d’entraînement 25. L’arbre de transfert 34 peut être disposé par exemple de façon à ce que son axe de rotation A soit sensiblement parallèle à l’axe longitudinal X. L’arbre de transfert 34 comprend une deuxième extrémité 45 qui est reliée à l’arbre radial 25 par l’intermédiaire d’un premier dispositif de transmission de puissance 37, également appelé « renvoi d’angle » ou encore « boîte de transfert ».
Comme cela est illustré sur la figure 2, l’arbre de transfert 34 est logé à l’intérieur d’un premier carter 38 annulaire centré sur l’axe A. Ce carter 38 peut être constitué d’un fourreau n’ayant pas de rôle structural mais simplement une fonction de protection vis-à-vis de l’arbre de transfert 34. Le premier carter 38 comprend une première extrémité 39 qui est fixée sur une paroi latérale 40 du boîtier d’accessoires 30 à l’aide de moyens de fixation. Les moyens de fixation peuvent être des boulons et/ ou vis. L’arbre de transfert 34 est creux et s’étend suivant l’axe A depuis cette paroi latérale 40 du boîtier d’accessoires 30.
Le premier dispositif de transmission de puissance 37 comprend un arbre de sortie 41 qui est couplé à l’arbre de transfert 34. L’arbre de sortie 41 est coaxial avec l’arbre de transfert 34. L’arbre de sortie 41 est également creux sur au moins une partie de sa longueur axiale. Des moyens de couplage sont agencés entre l’arbre de sortie 41 et l’arbre de transfert 34 de sorte que ceux-ci soient solidaires en rotation. L’arbre de sortie comprend une première portion 51 et une deuxième portion 64. La deuxième portion 64 de l’arbre de sortie comprend une partie creuse 64a qui s’étend axialement sur tout ou partie de la deuxième portion 64 depuis une première extrémité 42 de l’arbre de sortie 41. La partie creuse 64a reçoit la deuxième extrémité 45 de l’arbre de transfert 34 et les moyens de couplage sont prévus entre la deuxième extrémité 45 et ladite partie creuse. En particulier, l’arbre de sortie 41 comprend vers la première extrémité 42 des premières cannelures 43 (représentées en traits discontinus) qui sont formées sur une surface radialement interne de l’arbre de sortie 41. Ces premières cannelures 43 s’engagent avec des deuxièmes cannelures 44 correspondantes de l’arbre de transfert 34. Ces deuxièmes cannelures 44 sont formées sur une surface radialement externe de l’arbre de transfert 34 et au niveau de la deuxième extrémité 45 de celui-ci. En d’autres termes, la deuxième extrémité 45 de l’arbre de transfert 34 est montée à l’intérieur de l’arbre de sortie 41. De la sorte, l’arbre de sortie 41 et l’arbre de transfert 34 sont solidaires en rotation.
L’arbre de sortie 41 comprend également une deuxième extrémité 46 qui porte une roue dentée 47 à denture conique. Cette dernière engrène avec un premier pignon 48 à denture conique porté par une extrémité radialement externe 49 de l’arbre radial 25 en formant un renvoi d’angle. Le renvoi d’angle permet de transmettre un mouvement de rotation entre deux arbres qui ne sont pas parallèles.
Le premier dispositif de transmission de puissance 37 est logé dans un boîtier de transmission 50 qui enveloppe et protège les engrenages (formés des pignons et/ou roues).
La première portion 51 de l’arbre de sortie tourne à l’intérieur du boîtier de transmission 50. Pour cela, des paliers de guidage 52 en rotation sont agencés autour de cette première portion 51. Les paliers de guidage sont avantageusement des paliers à roulements. Ceux-ci comprennent chacun une bague interne montée sur la première portion de l’arbre de sortie 41 et une bague externe solidaire d’une paroi annulaire 53 du boîtier de transmission 50. Des organes roulants sont agencés entre les bagues interne et externe. Les organes roulants peuvent être des billes ou des rouleaux. La paroi annulaire 53 est centrée sur l’axe A. La première portion 51 de l’arbre de sortie est agencée dans la paroi annulaire du boîtier de transmission 50 tandis que la deuxième portion 64 s’étend à l’extérieur de la paroi annulaire 53. La deuxième portion 64 de l’arbre de sortie 41 présente un diamètre qui est inférieur au diamètre de la première portion 51. Cette différence de diamètre est marquée par un épaulement 65 lequel délimite la jonction des première et deuxième portions 51, 64 de l’arbre de sortie 41.
La figure 2 illustre en outre une machine électrique 54 qui est destinée à prélever ou injecter une puissance (mécanique ou électrique) respectivement depuis l’arbre moteur ou sur celui-ci. L’arbre moteur peut être l’arbre basse pression ou l’arbre haute pression de la turbomachine à double corps. Dans le présent exemple, la machine électrique 54 est agencée entre le premier dispositif de transmission de puissance 37 et le boîtier d’accessoires 30. Plus précisément encore, la machine électrique 54 est intercalée entre le boitier de transmission 50 et au moins une partie 34a de l’arbre de transfert 34.
En particulier, la machine électrique 54 comprend un rotor 54a et un stator 54b. La machine électrique 54 fonctionne avantageusement, mais non limitativement, en mode générateur de manière à convertir l’énergie mécanique en énergie électrique. Dans le présent exemple, la machine électrique 30 est réversible, c’est-à-dire que celle-ci peut fonctionner alternativement en mode générateur et en mode moteur. En mode moteur, elle convertit de l’énergie électrique en énergie mécanique dans le but de pouvoir entraîner l’arbre HP ou tout au moins d’assister sa rotation.
La machine électrique 54 est logée dans un deuxième carter 55 annulaire. Ce deuxième carter 55 est monté entre le boîtier de transmission 50 du premier dispositif de transmission de puissance et le premier carter 38 de l’arbre de transfert 34. A cet effet, le deuxième carter 55 comprend une paroi cylindrique 56 d’axe A. La paroi cylindrique 56 comprend à une première extrémité une collerette 57 qui s’étend au moins en partie radialement vers l’extérieur par rapport à l’axe A. La paroi cylindrique 56 comprend à une deuxième extrémité une base annulaire 58 qui est centrée sur l’axe A. La base annulaire 58 est définie dans un plan perpendiculaire à l’axe A. La collerette 57 est fixée sur une bride annulaire 59 du boîtier de transmission 50. La bride annulaire 59 est centrée sur l’axe A et s’étend radialement vers l’extérieur depuis une extrémité distale de la paroi annulaire 53 du boîtier de transmission. Des moyens de fixation tels que de vis ou boulons permettent de réaliser la fixation du deuxième carter sur le boîtier de transmission. La paroi annulaire 53 comprend une ouverture par laquelle s’étend l’arbre de sortie 41 à l’extérieur du boîtier de transmission 50. L’ouverture est délimitée par la bride annulaire 59. En particulier, la deuxième portion 64 de l’arbre de sortie 41 s’étend à l’intérieur de la paroi cylindrique 59.
Une jupe cylindrique 60 s’étend sensiblement suivant l’axe A, depuis une surface externe 61 de la base annulaire 58. La jupe cylindrique 60 s’étend en particulier à l’intérieur du premier carter 38. Des moyens d’étanchéité, par exemple sous la forme d’un joint torique, peuvent être prévus dans un espace ménagé radialement entre la jupe cylindrique 60 et la deuxième extrémité 62 (opposée axialement à la première extrémité 39) du premier carter 38. De cette façon et en fonctionnement, l’air ambiant ne peut pas s’introduire à l’intérieur du premier carter 38 puis à l’intérieur du deuxième carter 55 via un orifice traversant de la base annulaire 58. Il est également possible de prévoir que la deuxième extrémité 62 du premier carter 38 soit emmanchée autour de la jupe cylindrique 60, voire fixée sur la jupe cylindrique 60 grâce à des moyens de fixation.
Dans une autre alternative non représentée, il est possible de prévoir de regrouper le premier carter 38 et le deuxième carter 55 en un unique carter. Pour réaliser cela, il est envisageable de prolonger la jupe cylindrique 60 jusqu’à des moyens de fixation de cette jupe sur la paroi latérale 40 du boîtier d’accessoires 30, de façon à ce ladite jupe 60 forme un carter de protection pour l’arbre de transfert 34. L’unique carter ainsi constitué entre le boîtier de transmission 50 et le boîtier d’accessoires 30 peut éventuellement être prévu suffisamment renforcé, par exemple grâce à une épaisseur de paroi augmentée et/ou des nervures de renfort dans la direction longitudinale, afin d’obtenir un carter structural qui participe à la suspension du boîtier d’accessoires 30 dans la turbomachine. Le boîtier de transmission 50 est par exemple fixé sur un flasque aval d’un carter intermédiaire de la turbomachine. Le boîtier d’accessoires 30 se trouve alors suspendu en porte à faux par rapport au flasque du carter intermédiaire, par ledit carter structural qui entoure l’arbre de transfert 34.
Plus en détail sur la figure 3, la base annulaire 58 est pourvue d’un orifice traversant 63 qui la traverse de part et d’autre suivant l’axe A. L’orifice traversant 63 est agencé radialement à l’intérieur de la jupe cylindrique 60. L’arbre de sortie 41 et notamment sa deuxième portion 64 traverse cet orifice traversant.
Le premier carter 38, le deuxième carter 55 et le boîtier de transmission 50 ainsi que l’enveloppe rigide 33 du boîtier d’accessoires 30 sont fixes.
En référence aux figures 2 et 3, une douille 66 tubulaire est montée centrée sur l’axe A autour de l’arbre de sortie 41. Le rotor 54a de la machine électrique 54, qui comprend par exemple des aimants permanents, est monté sur la douille 66 en contact étroit avec celle-ci de façon à pouvoir tourner solidairement avec elle. En d’autres termes, le rotor 54a est monté radialement autour de l’arbre de sortie 41. De même, le rotor entoure au moins une partie de la deuxième extrémité 45 de l’arbre de transfert qui est reçue dans la partie creuse 64a de l’arbre de sortie 41. La douille 66 comprend un corps 66a tubulaire avec une première semelle 67 à une première extrémité et une deuxième semelle 68 à une deuxième extrémité. Les première et deuxième semelles 67, 68 s’étendent radialement vers l’extérieur par rapport au corps tubulaire. La douille 66 est montée sur l’arbre de sortie 41 et en particulier sur la deuxième portion 64 de l’arbre de sortie 41.
La douille 66 est maintenue en butée contre l’épaulement 65, une fois le montage serré grâce à des moyens de serrage 70 détaillés plus loin. Un écartement axial e est prévu entre la douille 66 qui tourne avec l’arbre de sortie 41 et le boîtier de transmission 50 qui est fixe, de manière à éviter tout contact et donc tout frottement entre la douille et le boîtier. Plus précisément, l’écartement axial e est prévu entre la première semelle 67 de la douille 66 et la bride annulaire 59 du boîtier.
Un élément d’étanchéité 69 tel qu’un joint, en particulier un joint tournant, est monté au niveau de l’ouverture de la paroi annulaire 53 du boîtier de transmission par laquelle s’étend l’arbre de sortie 41. Ce joint 69 permet d’éviter la fuite du lubrifiant des paliers de guidage à l’extérieur du boîtier de transmission. Une fois que la douille 66 est en appui contre l’épaulement 65, un espacement peut être préservé entre la première semelle 67 et le joint 69, de façon à éviter que la semelle 67 comprime axialement le joint et compromette son fonctionnement. Cet espacement peut être différent de l’écartement e, et en particulier inférieur à celui-ci. En alternative, la première semelle 67 peut être prévue en contact avec le joint 69 pour le maintenir axialement, comme visible sur la figure 2, sans pour autant le comprimer et/ou compromettre son fonctionnement.
Les moyens de serrage 70 permettent de serrer la douille 66 contre l’épaulement 65, et donc de maintenir axialement la douille sur l’arbre de sortie 41. En particulier, les moyens de serrage 70 comprennent un écrou 71 centré sur l’axe A et qui est monté en aval (par rapport à l’axe A) de la deuxième semelle 68. La surface radialement externe de la deuxième portion 64 de l’arbre de sortie 41 comprend pour cela un filet externe destiné à coopérer avec un filet interne de l’écrou 71. Le diamètre externe de l’écrou est inférieur au diamètre de l’orifice traversant.
Le stator 54b de la machine électrique 54 est monté sur une surface radialement interne de la paroi cylindrique 56 du deuxième carter qui est fixe. Le stator 54b est monté fixement par rapport au boitier de transmission 50 Le rotor 54a est donc tournant à l’intérieur d’un stator 54b fixe. Le rotor 54a est solidaire en rotation de l’arbre de transfert 34.
Comme nous pouvons le voir précisément sur la figure 1, une roue d’entrée 72 est portée par l’arbre haute pression 14. Cette roue d’entrée 72 est centrée sur l’axe longitudinal X et porte sur sa surface radialement externe une série de dents. La roue d’entrée 72 est avantageusement conique. Dans le cas où un réducteur de vitesse 24 est prévu, celui-ci est agencé en amont de cette roue d’entrée 72.
L’arbre radial 25 comprend une extrémité radialement interne qui est liée en rotation à l’arbre haute pression 14. L’extrémité radialement interne porte un deuxième pignon denté 73 qui engrène avec la roue d’entrée en formant un renvoi d’angle. Ces pignons dentés sont coniques. En particulier, la roue d’entrée 72 et le deuxième pignon denté 73 forment un deuxième dispositif de transmission de puissance 74 qui est disposé entre l’arbre haute pression et l’arbre radial. La coopération entre la roue d’entrée 72 et le deuxième pignon 73 assure, lors d’une rotation de l’arbre haute pression 14 suivant l’axe longitudinal, la rotation également de l’arbre radial 25 suivant son axe sensiblement radial. De la sorte, la rotation de l’arbre radial 25 engendre la rotation de l’arbre de transfert 34 suivant son axe de rotation A.
Dans un autre mode de réalisation de l’invention non représenté, le boîtier d’accessoires 30 et le premier dispositif de transmission de puissance 37 ainsi que la machine électrique 54 sont installés dans la zone « core » de la turbomachine, c’est à dire dans un compartiment inter-veines situé entre les veines primaire et secondaire de la turbomachine à double flux.
Claims (12)
- Module de turbomachine pour aéronef, comprenant un boîtier d’accessoires (30) ainsi qu’un arbre de transfert (34) et un arbre d’entrainement (25) liés en rotation l’un à l’autre par l’intermédiaire d’un dispositif de transmission de puissance (37), le dispositif de transmission de puissance (37) étant logé dans un boitier de transmission (50), le module comprenant en outre une machine électrique (54) reliée en rotation à l’arbre de transfert (34), le module étantcaractérisé en ce que la machine électrique (54) est intercalée entre le boitier de transmission (50) et au moins une partie (34a) de l’arbre de transfert (34).
- Module selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la machine électrique (54) comprend un rotor (54a) qui est solidaire en rotation de l’arbre de transfert (34) et un stator (54b) qui entoure le rotor (54a) et qui est monté fixement par rapport au boitier de transmission (50).
- Module selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le stator (54b) est porté par une surface radialement interne d’une paroi cylindrique (56) fixée au boitier de transmission (50).
- Module selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’arbre de transfert (34) est enveloppé par un premier carter (38), la machine électrique (54) étant logée dans un deuxième carter (55) monté entre le boîtier de transmission (50) et le premier carter (38), et ladite paroi cylindrique (56) forme une paroi du deuxième carter (55).
- Module selon l’une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le dispositif de transmission de puissance (37) comprend un arbre de sortie (41) couplé à l’arbre de transfert (34) et autour duquel le rotor (54a) est monté radialement.
- Module selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’arbre de sortie (41) comprend une première portion (51) agencée dans une paroi annulaire (53) du boîtier de transmission (50) et une deuxième portion (64) qui s’étend à l’extérieur de la paroi annulaire (53), la deuxième portion (64) ayant un diamètre inférieur à celui de la première portion de façon à former un épaulement (65) à la jonction des première et deuxième portions (51, 64).
- Module selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il comprend une douille (66) montée sur la deuxième portion (64) de l’arbre de sortie (41) et positionnée en butée contre l’épaulement (65), le rotor (54a) étant monté sur la douille (66).
- Module selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il comprend au moins un moyen de serrage (70) de la douille (66) contre l’épaulement (65) de l’arbre de sortie (46).
- Module selon l’une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que la deuxième portion (64) de l’arbre de sortie (41) comprend une partie creuse (64a) qui s’étend axialement sur tout ou partie de la deuxième portion (64) et qui reçoit une extrémité (45) de l’arbre de transfert (34), des moyens de couplage (43, 44) étant prévus entre ladite extrémité (45) et ladite partie creuse afin que l’arbre de sortie (46) et l’arbre de transfert (34) soient solidaires en rotation.
- Module selon l’une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que l’arbre de sortie (41) est guidé en rotation dans la paroi annulaire (53) au moyen d’au moins un palier de guidage (52) en rotation, un élément d’étanchéité (69) étant agencé au niveau d’une ouverture de la paroi annulaire (53) et autour de la première portion (51) de l’arbre de sortie (41).
- Module (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la machine électrique (54) est de type moteur et/ou générateur.
- Turbomachine (1) pour aéronef, comprenant un arbre moteur haute pression (14) et un module de turbomachine selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le dispositif de transmission de puissance est un premier dispositif de transmission de puissance et l’arbre d’entrainement (25) est relié à l’arbre moteur haute pression (14) par l’intermédiaire d’un deuxième dispositif de transmission de puissance (74), de telle façon que l’arbre de transfert (34) et l’arbre moteur haute pression (14) sont liés en rotation.
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