FR3129973A1 - Ensemble pour machine tournante comprenant un palier avec amortissement par compression de film d’huile - Google Patents

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Abstract

L’invention concerne un ensemble (100) pour machine tournante en rotation autour d’un axe central (19) d’orientation axiale, comprenant un palier (101) pour guider un arbre (18, 20) de ladite machine tournante et un élément de stator (102) présentant une surface annulaire intérieure (103) délimitant un logement annulaire (104) dans lequel le palier (101) est logé, le palier comprenant une bague extérieure (106) présentant une surface annulaire extérieure (111) et une bague mobile (112) déplaçable axialement et présentant une surface annulaire intérieure (115) délimitant radialement une première cavité (113) d’amortissement par compression de film d’huile avec la surface annulaire extérieure de la bague extérieure et/ou une surface annulaire extérieure (116) délimitant radialement une deuxième cavité (114) d’amortissement par compression de film d’huile avec la surface annulaire intérieure de l’élément de stator, l’une au moins des surfaces annulaires intérieure et extérieure de la bague mobile étant conique. Figure pour l’abrégé : Figure 2

Description

ENSEMBLE POUR MACHINE TOURNANTE COMPRENANT UN PALIER AVEC AMORTISSEMENT PAR COMPRESSION DE FILM D’HUILE
L’invention concerne un ensemble pour machine tournante, une machine tournante comprenant un tel ensemble et une turbomachine formée par une telle machine tournante.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
De manière classique, les arbres de turbomachine d’aéronef sont guidés en rotation par des paliers à roulement auxquels peuvent être associés des amortisseurs par compression de film d’huile, aussi appelé « squeeze film damper » en anglais. Le document EP 1 650 449 A1 décrit un exemple d’amortisseur par compression de film d’huile.
Un tel amortisseur est notamment formé par une chambre annulaire d’amortissement, ménagée entre une pièce solidaire de la bague extérieure du palier et un carter entourant ladite bague extérieure, délimitée par deux dispositifs d’étanchéité tels que des segments, et alimentée en fluide peu compressible et de manière privilégiée en huile sous pression par un ou plusieurs orifices prévus à cet effet dans le carter. Un tel amortisseur permet d’amortir les vibrations radiales de l’arbre causées par sa rotation et par le déséquilibre de son chargement mécanique. Cet amortissement dépend notamment du jeu radial de la chambre d’amortissement, c’est-à-dire de son épaisseur, ainsi que de la pression du fluide alimentant la chambre d’amortissement.
Or, en fonction des phases de fonctionnement de la turbomachine, l’amortissement recherché pour l’arbre peut varier. Un amortissement rigide de l’arbre peut par exemple être favorable pour certaines phases de fonctionnement de la turbomachine, alors que d’autres phases de fonctionnement de la turbomachine requièrent davantage de souplesse dans l’amortissement de l’arbre.
Par ailleurs, le pilotage de la pression de fluide alimentant la chambre d’amortissement, qui peut permettre de conférer plus ou moins de rigidité à l’amortissement, est limité en cas de pression requise trop faible du fait de risques de cavitation ou même d’entrée d’air dans la chambre d’amortissement pouvant dégrader le fonctionnement de l’amortisseur.
Enfin, en fonction des phases de fonctionnement de la turbomachine, le jeu radial optimal peut varier. Un jeu radial faible, respectivement important, peut être avantageux pour certaines phases de fonctionnement de la turbomachine et défavorable dans d’autres phases de fonctionnement de la turbomachine.
Il existe donc un besoin de proposer un amortisseur à compression de film de fluide plus adaptable en fonction des phases de fonctionnement de la turbomachine.
A cet effet, l’invention a pour objet un ensemble pour machine tournante en rotation autour d’un axe central d’orientation axiale, comprenant un palier pour guider un arbre de ladite machine tournante et un élément de stator présentant une surface annulaire intérieure délimitant un logement annulaire dans lequel le palier est logé, le palier comprenant une bague extérieure présentant une surface annulaire extérieure radialement orientée vers l’élément de stator et une bague mobile radialement interposée entre l’élément de stator et la bague extérieure et définissant radialement avec la bague extérieure et/ou avec l’élément de stator une première et/ou une deuxième cavité conçue pour recevoir un écoulement d’un fluide sous pression de manière à former un film circonférentiel de fluide apte à amortir un déplacement de la bague extérieure par rapport à l’élément de stator dans un plan orthogonal à l’axe central, la bague mobile présentant une surface annulaire intérieure délimitant radialement la première cavité avec la surface annulaire extérieure de la bague extérieure et/ou une surface annulaire extérieure délimitant radialement la deuxième cavité avec la surface annulaire intérieure de l’élément de stator.
Selon l’invention, l’une au moins des surfaces annulaires intérieure et extérieure de la bague mobile est conique et la bague mobile est apte à se déplacer axialement par rapport à l’élément de stator, de manière à faire varier un volume de la première et/ou de la deuxième cavité.
Selon des variantes de réalisation qui peuvent être prises ensemble ou séparément :
- la surface annulaire intérieure et la surface annulaire extérieure de la bague mobile sont axialement convergentes-divergentes ;
- la surface annulaire intérieure de la bague mobile et la surface annulaire extérieure de la bague extérieure sont cylindriques ou coniques et leurs génératrices forment un même premier angle avec l’axe central ;
- la surface annulaire extérieure de la bague mobile et la surface annulaire intérieure de l’élément de stator sont cylindriques ou coniques et leurs génératrices forment un même deuxième angle avec l’axe central ;
- le palier comprend des organes d’étanchéité délimitant axialement la première et/ou la deuxième cavité et formant des segments annulaires avec lesquels la bague mobile est montée coulissante axialement par l’intermédiaire d’une surface annulaire intérieure ou extérieure en contact permanent avec la surface annulaire extérieure ou intérieure de la bague mobile ;
- les segments annulaires formant les organes d’étanchéité sont à rattrapage de diamètre par recouvrement ;
- l’ensemble comprend un actionneur conçu pour déplacer la bague mobile en translation axiale par rapport à l’élément de stator entre une position de jeu d’amortissement minimal, dans laquelle un volume de la première et/ou de la deuxième cavité est minimal, et une position de jeu d’amortissement maximal, dans laquelle le volume de la première et/ou de la deuxième cavité est maximal ;
- l’actionneur est asservi en fonction de la position axiale de la bague mobile ;
- l’ensemble comprend une première butée conçue pour bloquer la bague mobile en translation axiale, dans un sens allant de la position de jeu d’amortissement maximal vers la position de jeu d’amortissement minimal, lorsque la bague mobile se déplace de la position de jeu d’amortissement maximal vers la position de jeu d’amortissement minimal et atteint la position de jeu d’amortissement minimal ;
- l’ensemble comprend une deuxième butée conçue pour bloquer la bague mobile en translation axiale, dans un sens allant de la position de jeu d’amortissement minimal vers la position de jeu d’amortissement maximal, lorsque la bague mobile se déplace de la position de jeu d’amortissement minimal vers la position de jeu d’amortissement maximal et atteint la position de jeu d’amortissement maximal.
L’invention a aussi pour objet une machine tournante comprenant un arbre et un ensemble tel que précédemment décrit pour guider l’arbre en rotation autour de l’axe central.
L’invention a encore pour objet une turbomachine formée par une machine tournante telle que précédemment décrites.
D’autres aspects, buts, avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante de formes de réalisation préférés de celle-ci, donnée à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :
est une vue schématique en demi-coupe axiale d’un turboréacteur selon un mode de réalisation de l’invention ;
est une vue schématique en coupe axiale d’un ensemble formé d’un palier et d’un élément de stator, selon un mode de réalisation de l’invention, une bague mobile du palier occupant une position de jeu d’amortissement minimal ;
est une vue schématique en coupe axiale de l’ensemble illustré à la , la bague mobile du palier occupant la position de jeu d’amortissement minimal ;
est une vue schématique en coupe axiale de l’ensemble illustré aux figures 2 et 3, la bague mobile du palier occupant une position de jeu d’amortissement maximal ;
est une vue schématique en coupe axiale de l’ensemble selon un autre mode de réalisation de l’invention, la bague mobile du palier occupant une position de jeu d’amortissement maximal ;
est une vue schématique en coupe axiale de l’ensemble illustré à la , la bague mobile du palier occupant la position de jeu d’amortissement minimal ;
est une vue schématique en coupe axiale de l’ensemble illustré aux figures 5 et 6, la bague mobile du palier occupant une position de jeu d’amortissement maximal ;
est une vue schématique d’exemples d’organes d’étanchéité pour l’ensemble illustré aux figures 2 à 7.

Claims (12)

  1. Ensemble (100) pour machine tournante (10) en rotation autour d’un axe central (19) d’orientation axiale, comprenant un palier (101) pour guider un arbre (18, 20) de ladite machine tournante (10) et un élément de stator (102) présentant une surface annulaire intérieure (103) délimitant un logement annulaire (104) dans lequel le palier (101) est logé, le palier (101) comprenant une bague extérieure (106) présentant une surface annulaire extérieure (111) radialement orientée vers l’élément de stator (102) et une bague mobile (112) radialement interposée entre l’élément de stator (102) et la bague extérieure (106) et définissant radialement avec la bague extérieure (106) et/ou avec l’élément de stator (102) une première et/ou une deuxième cavité (113, 114) conçue pour recevoir un écoulement d’un fluide sous pression de manière à former un film circonférentiel de fluide apte à amortir un déplacement de la bague extérieure (106) par rapport à l’élément de stator (102) dans un plan orthogonal à l’axe central (19), la bague mobile (112) présentant une surface annulaire intérieure (115) délimitant radialement la première cavité (113) avec la surface annulaire extérieure (111) de la bague extérieure (106) et/ou une surface annulaire extérieure (116) délimitant radialement la deuxième cavité (114) avec la surface annulaire intérieure (103) de l’élément de stator (102),
    l’ensemble (100) étant caractérisé en ce que l’une au moins des surfaces annulaires intérieure (115) et extérieure (116) de la bague mobile (112) est conique et en ce que la bague mobile (112) est apte à se déplacer axialement par rapport à l’élément de stator (102), de manière à faire varier un volume de la première et/ou de la deuxième cavité (113, 114).
  2. Ensemble (100) selon la revendication 1, dans lequel la surface annulaire intérieure (115) et la surface annulaire extérieure (116) de la bague mobile (112) sont axialement convergentes-divergentes.
  3. Ensemble (100) selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel la surface annulaire intérieure (115) de la bague mobile (112) et la surface annulaire extérieure (111) de la bague extérieure (106) sont cylindriques ou la surface annulaire intérieure (115) de la bague mobile (112) et la surface annulaire extérieure (111) de la bague extérieure (106) sont coniques et leurs génératrices forment un même premier angle avec l’axe central (19).
  4. Ensemble selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel la surface annulaire extérieure (116) de la bague mobile (112) et la surface annulaire intérieure (103) de l’élément de stator (102) sont cylindriques ou la surface annulaire extérieure (116) de la bague mobile (112) et la surface annulaire intérieure (103) de l’élément de stator (102) sont coniques et leurs génératrices forment un même deuxième angle avec l’axe central (19).
  5. Ensemble (100) selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel le palier (101) comprend des organes d’étanchéité (117, 118) délimitant axialement la première et/ou la deuxième cavité (113, 114) et formant des segments annulaires avec lesquels la bague mobile (112) est montée coulissante axialement par l’intermédiaire d’une surface annulaire intérieure (119) ou extérieure (120) en contact permanent avec la surface annulaire extérieure (116) ou intérieure (115) de la bague mobile (112).
  6. Ensemble (100) selon la revendication 5, dans lequel les segments annulaires formant les organes d’étanchéité (117, 118) sont à rattrapage de diamètre par recouvrement.
  7. Ensemble (100) selon l’une des revendications 1 à 6, comprenant un actionneur (123) conçu pour déplacer la bague mobile (112) en translation axiale par rapport à l’élément de stator (102) entre une position de jeu d’amortissement minimal, dans laquelle un volume de la première et/ou de la deuxième cavité (113, 114) est minimal, et une position de jeu d’amortissement maximal, dans laquelle le volume de la première et/ou de la deuxième cavité (113, 114) est maximal.
  8. Ensemble (100) selon la revendication 7, dans lequel l’actionneur (123) est asservi en fonction de la position axiale de la bague mobile (112).
  9. Ensemble (100) selon la revendication 7 ou la revendication 8, comprenant une première butée (130) conçue pour bloquer la bague mobile (112) en translation axiale, dans un sens allant de la position de jeu d’amortissement maximal vers la position de jeu d’amortissement minimal, lorsque la bague mobile (112) se déplace de la position de jeu d’amortissement maximal vers la position de jeu d’amortissement minimal et atteint la position de jeu d’amortissement minimal.
  10. Ensemble (100) selon l’une des revendications 7 à 9, comprenant une deuxième butée (132) conçue pour bloquer la bague mobile (112) en translation axiale, dans un sens allant de la position de jeu d’amortissement minimal vers la position de jeu d’amortissement maximal, lorsque la bague mobile (112) se déplace de la position de jeu d’amortissement minimal vers la position de jeu d’amortissement maximal et atteint la position de jeu d’amortissement maximal.
  11. Machine tournante (10) comprenant un arbre (18, 20) et un ensemble (100) selon l’une des revendications 1 à 10 pour guider l’arbre (18, 20) en rotation autour de l’axe central (19).
  12. Turbomachine (10) formée par une machine tournante selon la revendication 11.
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