FR3104206A1 - Enceinte de lubrification pour une turbomachine d’aeronef - Google Patents

Abstract

Enceinte de lubrification (84) pour une turbomachine (10) d’aéronef, comportant un arbre de rotor (90), au moins un palier (56, 58) de guidage en rotation de l’arbre autour d’un axe (A), un support annulaire (57) dudit au moins un palier, ce support comportant une première bride annulaire de fixation (57a), une pièce annulaire (50) comportant une seconde bride annulaire (46a) fixée à ladite première bride, ledit arbre et ledit support définissant entre eux volume annulaire de ladite enceinte dans lequel est situé ledit au moins un palier, des joints d’étanchéité dynamique (84a, 84b) étant situés entre ledit support et ledit arbre, et/ou entre ladite pièce et ledit arbre, caractérisée en ce que lesdites première et seconde brides sont traversées par au moins une canalisation (100) de passage d’un flux d’air destiné à contourner l’enceinte. Figure pour l'abrégé : Figure 4

Description

ENCEINTE DE LUBRIFICATION POUR UNE TURBOMACHINE D’AERONEF

Domaine technique de l'invention

La présente invention concerne une enceinte de lubrification, en particulier de paliers, pour une turbomachine d’aéronef, telle qu’une turbomachine à turbine contrarotative.

Arrière-plan technique

L’arrière-plan technique comprend notamment les documents FR-A1-3013325, FR-A1-3027060 et FR-A1-2925131.

De manière classique, une turbomachine d’aéronef comprend d’amont en aval, dans le sens d’écoulement des gaz, une soufflante, un compresseur basse pression, un compresseur haute pression, une chambre annulaire de combustion, une turbine haute pression et une turbine basse pression. Le rotor du compresseur basse pression est entraîné par le rotor de la turbine basse pression, et le rotor du compresseur haute pression est entraîné par le rotor de la turbine haute pression.

D’un point de vue performance moteur et consommation, il est avantageux de maximiser la vitesse de rotation de la turbine basse pression car cela permet d’obtenir un meilleur rendement de la turbine. Cependant, augmenter la vitesse de rotation de la turbine implique d’augmenter les efforts centrifuges qu’elle subit, et complique donc fortement sa conception.

Une suggestion pour augmenter le rendement d’une turbine sans pour autant augmenter sa vitesse de rotation consiste à utiliser une turbine contrarotative. La turbine basse pression est alors remplacée par une turbine à deux rotors dont un premier rotor est configuré pour tourner dans un premier sens de rotation et est relié à un premier arbre de turbine, et un second rotor est configuré pour tourner dans un sens opposé de rotation et est relié à un second arbre de turbine. Le premier rotor comporte des roues de turbine intercalées entre des roues de turbine du second rotor.

Une turbine basse pression peut avoir une vitesse de rotation au décollage de l’ordre de 4.000 tours par minute dans une architecture classique où la turbine entraine directement la soufflante ou une vitesse de rotation au décollage de l’ordre de 10.000 tours par minute dans une architecture où la turbine entraine la soufflante par l'intermédiaire d'un réducteur. Son remplacement par une turbine contrarotative dont les rotors tournent respectivement à des vitesses au décollage de l’ordre de 3.000 et 7.000 tours par minute permet d’avoir une vitesse relative de 10.000 tours par minute (3000+7000) tout en ayant une vitesse absolue dans une tranche basse de l'intervalle de vitesse précité.

Cette turbine contrarotative comprend ainsi un rotor lent et un rotor rapide, le rotor lent entraînant la soufflante et le rotor rapide engrenant avec un réducteur mécanique à train épicycloïdal de type planétaire dont l’entrée et la sortie sont contrarotatives (couronne tournante, porte-satellites fixe, solaire tournant).

Le réducteur couple le rotor rapide et le rotor lent, permettant ainsi un transfert de puissance du rotor rapide vers le rotor lent. On profite des rendements supérieurs d’une turbine rapide tout en transférant une large part de la puissance de la turbine vers la soufflante sans transiter par un réducteur mais par un arbre.

Cette architecture est complexe de par son intégration mécanique: le réducteur mécanique est situé à l’aval de la turbomachine, radialement à l’intérieur d’un carter de stator appelé carter d’échappement.

Les arbres de la turbine contrarotative sont guidés en rotation par des paliers qui doivent être lubrifiés par de l’huile en fonctionnement. Le réducteur est également lubrifié par de l’huile.

Il est connu de loger des éléments à lubrifier d’une turbomachine dans une enceinte de lubrification dans laquelle est injectée de l’huile et dans laquelle règne un brouillard d’huile sous pression. Une enceinte de lubrification est en général délimitée entre au moins une paroi de rotor et au moins une paroi de stator, des joints d’étanchéité dynamique, par exemple à labyrinthe, étant situés entre ces parois et aux bornes de l’enceinte. Pour éviter des fuites d’huile hors de l’enceinte à travers les joints d’étanchéité, ces joints d’étanchéité sont pressurisés, c’est-à-dire que de l’air pressurisé est amené d’un côté du joint opposé à l’intérieur de l’enceinte, ce qui fait que cet air de pressurisation traverse le joint dynamique de l’extérieur vers l’intérieur de l’enceinte, et évite ainsi toute fuite d’huile de l’intérieur vers l’extérieur de l’enceinte. Une fuite d’huile serait très problématique car elle pourrait affecter la santé des rotors de la turbine et impacter les températures des enceintes.

Une turbomachine comprend en général plusieurs circuits d’air qui peuvent servir à pressuriser les joints d’étanchéité des enceintes ou à refroidir des éléments de la turbomachine. Un de ces circuits est utilisé pour refroidir le compresseur haute pression et comprend des moyens de prélèvement d’air dans le compresseur. Cet air s’écoule d’amont en aval dans la turbomachine et une problématique est liée à l’intégration de ce type de circuit dans une turbomachine comportant une enceinte de lubrification, telle qu’une turbomachine précitée à turbine contrarotative. L’air de ce circuit peut être utilisé pour pressuriser des joints d’enceintes. Cependant, le débit d’air restant, qui n’est pas utilisé pour pressuriser ces joints, doit être géré et évacué.

La présente invention propose un perfectionnement à la technologie décrite ci-dessus, qui représente une solution simple, efficace et économique à la gestion d’un circuit d’air autour d’une enceinte de lubrification de turbomachine.

L’invention propose une enceinte de lubrification pour une turbomachine d’aéronef, comportant:

- un arbre de rotor,

- au moins un palier de guidage en rotation de l’arbre autour d’un axe,

- un support annulaire dudit au moins un palier, ce support s’étendant au moins en partie autour de l’arbre et comportant une première bride annulaire de fixation,

- une pièce annulaire comportant une seconde bride annulaire fixée à ladite première bride,

ledit arbre et ledit support définissant entre eux un volume annulaire de ladite enceinte dans lequel est situé ledit au moins un palier, des joints d’étanchéité dynamique étant situés entre ledit support et ledit arbre, et/ou entre ladite pièce et ledit arbre,

caractérisée en ce que lesdites première et seconde brides sont traversées par au moins une canalisation de passage d’un flux d’air destiné à contourner l’enceinte.

La présente invention propose ainsi une enceinte de lubrification qui est contournée par un flux d’air, ce flux d’air traversant une ou plusieurs canalisations prévues dans les brides des éléments définissant cette enceinte. Le flux d’air peut ainsi traverser axialement d’amont en aval l’enceinte, en passant à travers les brides, sans risque de pollution de cet air par l’huile présente dans l’enceinte.

L’enceinte selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres:

- lesdites première et seconde brides s’étendent radialement vers l’extérieur et sont situées à la périphérie externe de l’enceinte;

- lesdites première et seconde brides comprennent des orifices alignés de réception de ladite au moins une canalisation qui est formée par un tube rapporté dans ces orifices;

- les orifices sont formés dans des surépaisseurs annulaires ou localisés desdites brides;

- chaque tube s’étend sensiblement parallèlement audit axe et comprend à une extrémité longitudinale une collerette annulaire externe d’appui sur un épaulement cylindrique de l’une desdites brides;

- chaque tube comprend à chacune de ses extrémités longitudinales une gorge annulaire de réception d’un joint annulaire d’étanchéité destinée à coopérer avec une surface cylindrique interne d’une desdites brides;

- ledit support comprend une paroi tronconique dont une extrémité de plus grand diamètre est reliée à ladite première bride, cette paroi tronconique comportant une surface cylindrique interne de réception d’une bague externe dudit au moins un palier;

- l’enceinte comprend une canalisation d’évacuation d’huile, cette canalisation s’étendant radialement vers l’extérieur par rapport audit axe et étant située à 6h par analogie avec le cadran d’une horloge, cette canalisation entourant l’un desdits paliers et étant située dans une zone de plus grand diamètre de l’enceinte;

- les canalisations de passage d’air et d’évacuation d’huile sont situées sur une même circonférence centrée sur ledit axe;

-- ledit arbre comprend une extrémité longitudinale comportant une surface cylindrique externe de réception d’une bague interne d’un premier palier, cette bague interne étant solidaire ou formée d’une seule pièce avec un premier élément d’un premier joint d’étanchéité à labyrinthe dont un second élément est porté par ladite pièce;

-- ledit arbre comprend une surface cylindrique externe de réception d’une bague interne d’un second palier, cette bague interne étant solidaire ou formée d’une seule pièce avec un premier élément d’un second joint d’étanchéité à labyrinthe dont un second élément est porté par ledit support;

-- la pièce annulaire s’étend au moins en partie à l’intérieur dudit arbre et/ou dudit support.

La présente invention concerne également une turbomachine d’aéronef, par exemple à turbine contrarotative, comportant une enceinte telle que décrite ci-dessus, lesdites première et seconde brides étant par exemple situées à une extrémité amont de l’enceinte par référence à l’écoulement des gaz dans la turbomachine.

Préférentiellement la turbomachine est du type à une unique soufflante carénée, le premier arbre entrainant en rotation cette unique soufflante.

Brève description des figures

L’invention sera mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante faite à titre d’exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels:

la figure 1 est une autre vue très schématique d’une turbomachine à turbine contrarotative,

la figure 2 est une plus à plus grande échelle de la turbine contrarotative de la figure 1,

la figure 3 est une vue similaire à celle de la figure 1 et montre des circuits de pressurisation d’enceintes de lubrification et de refroidissement de la turbomachine,

la figure 4 est une vue schématique en coupe axiale d’un mode de réalisation plus détaillé et à plus grande échelle d’une turbomachine,

la figure 5 est une vue à plus grande échelle d’une partie de la figure 4 et illustre l’invention,

la figure 6 est une vue schématique en coupe axiale et à plus grande échelle de la partie de la figure 5,

la figure 7 est une autre vue schématique en coupe axiale et à plus grande échelle de la partie de la figure 5; et

la figure 8 est une vue à plus grande échelle d’une partie de la figure 4 et illustre l’invention.

Description détaillée de l'invention

La figure 1 représente de manière très schématique une turbomachine 10 à turbine contrarotative pour un aéronef.

Cette turbomachine 10 comprend d’amont en aval, dans le sens d’écoulement des gaz, une soufflante 12, un compresseur basse pression 14, un compresseur haute pression 16, une chambre annulaire de combustion 18, une turbine haute pression 20 et une turbine contrarotative 22.

La référence 24 désigne un carter intermédiaire situé entre les compresseurs 14 et 16, et la référence 26 désigne un carter de turbine (du type TVF, acronyme de l’anglais Turbine Vane Frame qui désigne un carter de turbine équipé de bras formant des aubages de redresseur) situé entre les turbines 20 et 22. Enfin, la référence 28 désigne un carter d’échappement (du type TRF, acronyme de l’anglais Turbine Rear Frame qui désigne le dernier carter de turbine). Ces carters forment la structure de la turbomachine : ils supportent les paliers qui guident les arbres en rotation et sont liés aux suspensions de la turbomachine.

Le rotor de la turbine haute pression 20 entraîne en rotation le rotor du compresseur haute pression 16 par un arbre haute pression 30 qui est centré et guidé en rotation par des paliers, tels qu’un palier amont 32 à billes et un palier aval 34 à rouleaux. L’ensemble formé par les rotors de la turbine haute pression 20 et du compresseur haute pression 16, et l’arbre haute pression 30, forme un corps haute pression. Le palier 32 est monté entre une extrémité amont de l’arbre 30 et le carter intermédiaire 24, et le palier 34 est monté entre une extrémitéaval de l’arbre 30 et le carter de turbine 26.

La turbine contrarotative 22 comprend un premier rotor 22a dont des roues 22aa sont configurées pour tourner dans un premier sens de rotation et sont reliées à un premier arbre de turbine 36, et un second rotor 22b dont des roues 22ba ont configurées pour tourner dans un sens opposé de rotation et sont reliées à un second arbre de turbine 38 et sont intercalées entre les roues du rotor 22a (cf. figure 2).

Chaque roue de turbine comprend une rangée annulaire de pales qui comportent chacune un profil aérodynamique comportant un intrados et un extrados qui se rejoignent pour former un bord d’attaque et un bord de fuite des gaz dans la veine de turbine.

Le premier arbre 36 entraine en rotation la soufflante 12 ainsi que le rotor du compresseur basse pression 14. Ce premier arbre 36 est en outre engrené avec une couronne 40 d’un réducteur mécanique 42 à train épicycloïdal de type planétaire.

Le second arbre 38 est engrené avec le solaire 44 ou planétaire du réducteur 42.

Le réducteur 42 comprend en outre des satellites 41 engrenés respectivement avec le solaire 44 et la couronne 40 et portés par un porte-satellites 46 qui est fixé au carter de turbine 26.

Chacun des carters 26 et 28 comprend en général un moyeu central, ainsi qu’un anneau extérieur qui entoure le moyeu et qui est relié à celui-ci par une série de bras sensiblement radiaux par rapport à l’axe longitudinal A de la turbomachine et traversant la veine de turbine. Le moyeu central du carter 28 s’étend autour d’au moins une partie du réducteur 42.

Dans l’exemple représenté, l’arbre haute pression 30 est centré et guidé en rotation par deux paliers amont, respectivement à billes 32 et à rouleaux 33, et par un palier aval 34 à rouleaux. Les paliers 32, 33 sont montés entre une extrémité amont de l’arbre 30 et le carter intermédiaire 24, et le palier 34 est monté entre une extrémitéaval de l’arbre 30 et le carter de turbine 26.

Le porte-satellites 46 du réducteur 42 est fixé au carter de turbine 26. Le porte-satellites 46 est ainsi relié au carter de turbine 26 par une pièce annulaire 50 comportant une paroi cylindrique qui traverse axialement les rotors 22a, 22b ainsi que le second arbre 38.

Le second arbre 38 a son extrémité aval engrenée avec le solaire, comme évoqué dans ce qui précède, et est en outre relié au dernier étage ou étage aval du second rotor 22b, c'est-à-dire à la dernière roue de ce rotor.

Le second arbre 38 est centré et guidé en rotation par l’intermédiaire de deux paliers de guidage, respectivement amont 56 et aval 58. Un exemple de réalisation de ces paliers 56, 58 plus en détail aux figures 4 et 5.

Le premier arbre 36 a son extrémité aval fixée à la couronne 40 du réducteur et son extrémité amont qui est fixée au dernier étage ou étage aval du premier rotor 22a, c'est-à-dire à la dernière roue de ce rotor. La couronne 40 est par ailleurs fixée à l’extrémité amont d’un porte-couronne 40a dont l’extrémité aval est fixée ou engrenée avec l’extrémité aval de l’arbre 36.

Le porte-satellites 46 peut comprendre, ici du côté aval du réducteur 42, une portion annulaire ayant une section en forme de C ou S de façon à conférer au porte-satellites une certaine souplesse par déformation élastique, en particulier en direction radiale ainsi qu’en basculement (souplesse en rotation autour des axes perpendiculaires à l’axe moteur). Du fait de cette souplesse apportée par le porte-satellites 46, le porte-couronne 40a du réducteur 42 peut être lui rigide. L’inverse est envisageable, sous certaines conditions. Dans ce cas, le porte-couronne 40a serait souple ou conférerait une souplesse, et le porte-satellites 46 serait rigide. Le porte-couronne 40a comprendrait alors une portion annulaire ayant une section en forme de C ou S de façon à conférer à la couronne une certaine souplesse par déformation élastique, en particulier en radial ainsi qu’en basculement (souplesse en rotation autour des axes perpendiculaires à l’axe moteur). Dans cette deuxième configuration avantageusement on intègre la souplesse hors du chemin d’effort allant de l’extrémité aval du porte-couronne 40a jusqu’au palier 60.

L’arbre 36 est guidé à l’amont par des paliers 52, 54 montés entre cet arbre et le carter intermédiaire 24. Un premier de ces paliers est par exemple un palier amont à rouleaux 52, et un second de ces paliers est par exemple un palier aval à billes 54.

L’arbre 36 est en outre centré et guidé en rotation à l’aval par deux paliers de guidage, respectivement amont 60 et aval 62. Ces paliers sont avantageusement placés de part et d’autre du réducteur 42. Un exemple de réalisation de ces paliers 60, 62 représenté plus en détail aux figures 4 et 6.

La figure 3 illustre des enceintes 80, 82, 84, 86 de lubrification du réducteur 42 et des paliers 32, 33, 34, 52, 54, 56, 58, 60, 62 de la turbomachine 10.

Les paliers 32, 33, 52, 54 sont logés dans une même enceinte de lubrification 80 qui est située à l’amont de la turbomachine 10, et délimitée d’une part par des supports annulaires 35 des paliers 52, 54, 32, 33 et l’arbre basse pression 64. Ces supports annulaires 35 sont fixés au carter intermédiaire 24.

Le palier 34, par exemple à rouleaux, est logé dans une enceinte de lubrification 82 qui est située sensiblement au droit du carter 26, et délimitée par un support annulaire 37 de ce palier et l’arbre haute pression 30 (figure 3). Ce support annulaire 37 est fixé au carter 26. Cette enceinte 82 peut être rendue étanche à ses bornes par l’intermédiaire de deux joints annulaires 82a, 82b d’étanchéité dynamique, respectivement amont et aval, tels qu’un joint amont du type JRS (joint radial segmenté) et un joint aval à labyrinthe, comme cela est représenté aux figures 4 et 5. Ces joints sont avantageusement placés entre le support annulaire 37 et l’arbre haute pression 30.

Les paliers 56 et 58, par exemple respectivement à billes et à rouleaux, sont logés dans une enceinte de lubrification 84 qui est située entre le carter 26 et le réducteur 42 et qui est délimitée au moins par un support annulaire 57 de ces paliers et le second arbre de turbine 38. Cette enceinte 84 peut être rendue étanche à ses bornes par l’intermédiaire de deux joints annulaires 84a, 84b d’étanchéité dynamique, respectivement amont et aval, tels que des joints à labyrinthe, comme cela est représenté aux figures 4 et 5. Le joint annulaire amont 84a est avantageusement placé entre la pièce 50 et le second arbre de turbine 38. Le joint annulaire aval 84b est avantageusement placé entre le support annulaire 57 et le second arbre de turbine 38.

Le réducteur 42 et les paliers 60 et 62, par exemple à rouleaux, sont logés dans une enceinte de lubrification 86 qui est située au droit du carter 28, et qui est délimitée au moins par des supports annulaires 61, 63 de ces paliers.

La figure 3 illustre également les circuits C1, C2 de pressurisation des bornes des enceintes 80-86. Un premier circuit C1 de pressurisation s’étend principalement à l’extérieur de la veine de turbine, et un circuit C2 de pressurisation qui s’étend lui radialement à l’intérieur de la veine de turbine.

Le circuit C1 est utilisé pour acheminer de l’air pressurisé à certains joints de l’enceinte 86. Ce circuit C1 comprend des moyens de prélèvement d’air pressurisé, de préférence en amont du compresseur haute pression 16, dans la zone Z1 de la figure 3. Cette zone Z1 est située à la périphérie externe de la veine d’écoulement dans le compresseur 16.

Le circuit C2 est utilisé pour acheminer de l’air pressurisé à au moins certains des joints des enceintes 80, 82 et 84 et est en outre utilisé pour acheminer de l’air pressurisé aux joints de l’enceinte 86 qui ne sont pas alimentés en air pressurisé par le circuit C1. Ce circuit C2 comprend des moyens de prélèvement d’air pressurisé, de préférence en amont du compresseur haute pression 16, dans la zone Z2. Cette zone Z2 est située à la périphérie interne de la veine d’écoulement dans le compresseur 16.

La figure 3 illustre un troisième circuit d’air C3 de refroidissement du compresseur haute pression 16.

Ce circuit C3 comprend des moyens de prélèvement d’air pressurisé, de préférence en aval du compresseur haute pression 16, dans la zone Z3. Comme l’air est prélevé en aval du compresseur HP 16, il est à forte pression et permet de réaliser la purge entre les roues de la turbine pour éviter que de l’air de la veine de turbine ne rentre dans les cavités sous turbine. Cet air sert notamment à refroidir les rotors du compresseur haute pression et est réinjecté dans la veine, de préférence en amont de la dernière roue mobile de la turbine contrarotative 22 (figure 4). Cette réinjection permet de réaliser une purge entre les dernières roues des rotors de turbine 22a, 22b.

Le compresseur de la turbomachine sert principalement à alimenter la chambre de combustion en air et des prélèvements sont réalisés pour alimenter des systèmes secondaires: fourniture d’air à la cabine, dégivrage, pressurisation des enceintes, ventilation, purge, etc.

L’air circulant dans la veine est chaud et à forte pression dans les parties haute pression, il faut donc refroidir les éléments dans la veine et limiter les fuites en dehors de la veine vers certaines pièces ou enceintes ne pouvant pas résister à la chaleur. A chaque étage de turbine, l’air est détendu et sa chaleur diminue et devient plus acceptable dans les derniers étages. Pour faire la ventilation, un circuit de ventilation passe dans les carters traversant la veine et dans les aubes ce qui permet de les refroidir par convection. Les purges ont pour but d’éviter que de l’air de veine pénètre dans les cavités sous veines entre les aubes et les carter en opposant un flux de purge au niveau des jonctions entre aubes et carter.

Le besoin en pression et en débit pour la ventilation et la purge est plus important que pour pressurisation des enceintes vu leurs utilisations, Ces fonctions sont donc réalisées par le circuit spécifique C3 alimenté par les derniers étages de compresseur, là où la pression est la plus importante.

Les figures 4 à 6 montrent un mode de réalisation d’une enceinte de lubrification selon l’invention, qui est conçue de façon à pouvoir être contournée par un flux d’air tel que le flux d’air du circuit C2. Cette enceinte est par exemple l’enceinte 84 comportant les paliers 56, 58.

L’enceinte 84 est délimitée essentiellement par un arbre intermédiaire 90, qui est solidaire en rotation du second arbre 38, et par un support annulaire 57 des paliers 56, 58.

Le support 57 s’étend autour des paliers 56, 58 et comprend des moyens de réception voire de fixation des bagues externes 56a, 58a de ces paliers.

L’arbre intermédiaire 90 est entouré par le support 57 et comprend des moyens de réception voire de fixation des bagues internes 56b, 58b des paliers 56, 58.

L’arbre intermédiaire 90 comprend une extrémité amont libre et une extrémité aval comportant des cannelures externes 92 d’accouplement avec des cannelures internes complémentaires de la périphérie interne de l’arbre 38.

La bague interne 56b est située au voisinage de l’extrémité amont de l’arbre intermédiaire 90, et la bague interne 58b est située au voisinage de son extrémité aval.

Le support 57 est également monté en porte-à-faux par rapport au carter inter turbine 26 et comprend une extrémité aval libre et une extrémité amont comportant une bride annulaire 57a de fixation à une bride annulaire 26a, ici aval, du carter 26.

La pièce 50 s’étend radialement à l’intérieur de l’arbre 90 et du support 57 et peut comprendre une extrémité aval comportant des cannelures d’accouplement avec le porte-satellites 46 (non visible à la figure 4). La pièce 50 comprend à son extrémité amont une bride annulaire 46a de fixation aux brides 26a et 57a. Les brides comportent des orifices axiaux de passage de boulons ou analogues.

Les joints 84a, 84b sont situés respectivement aux extrémités amont et aval de l’enceinte 84. Le joint 84a est situé en amont des paliers 56, 58 entre deux éléments 94, 95. Un premier élément 94, interne, est ici assemblé à la bague interne 56b du palier 56. Un second élément 95, externe, est ici formé d’une seule pièce ou rapporté et fixé sur la pièce 50 et coopère avec le premier élément 94 pour assurer une étanchéité.

Le joint 84b est situé en aval des paliers 56, 58 entre deux éléments 96, 97. Un premier élément 96, interne, est ici fixé à la bague interne 58b du palier 58. Un second élément 97, externe, est ici formé d’une seule pièce ou rapporté et fixé à l’extrémité aval du support 57 et coopère avec le premier élément 96 pour assurer une étanchéité.

Une vrille est située du coté de l’enceinte huile, sur la partie fixe, et a pour but de ramener l’huile vers l’intérieur de l’enceinte. Cette vrille est complétée d’un muret sur la partie mobile devant cette vrille pour éviter la projection d’huile directement sur la vrille et pour former un lance goutte vers les autres parois de l’enceinte. A la suite de la vrille, vers l’extérieur de l’enceinte, est aménagé un joint labyrinthe composé d’une partie léchette en général sur la partie mobile et d’un abradable sur la partie fixe, l’inverse étant possible.

Les joints d’étanchéité 84a, 84b sont pressurisés par l’air du circuit C2.

Une partie de l’air acheminé par ce circuit C2 est destinée à traverser des ouvertures 84c de la pièce 50 puis se subdivise pour donner une partie qui alimente le joint amont 84a et une partie qui est destinée à traverser des ouvertures 84d du second arbre de turbine 38 pour rejoindre le joint aval 84b.

L’air du circuit C2 circule d’amont en aval entre l’arbre basse pression 64 et l’arbre haute pression puis s’écoule ensuite radialement de l’intérieur vers l’extérieur en amont de la pièce 50. Arrivé à la périphérie externe de l’enceinte 84, le flux d’air traverse axialement des canalisations 100 les brides 46a, 57a pour rejoindre l’extrémité aval de l’enceinte 84 en passant à travers des ouvertures 84e du second arbre 38.

Les canalisations 100 sont mieux visibles aux figures 5 à 7.

Les brides 46a, 57a comprennent des orifices 102, 104 alignés de réception des canalisations 100 qui sont formées par des tubes rapportés dans ces orifices, de préférence par translation axiale ici depuis l’aval.

Les canalisations 100 sont de préférence régulièrement réparties autour de l’axe A de la turbomachine et leur nombre peut être supérieur à 4, 10 voire 20.

Dans l’exemple représenté, les orifices 104 sont formés dans une surépaisseur annulaire 108 de la bride 57a, et les orifices 102 sont formés dans des surépaisseurs localisés 106 de la bride 46a.

Chaque tube s’étend sensiblement parallèlement à l’axe et comprend à une extrémité longitudinale, ici aval, une collerette annulaire externe 100a d’appui sur un épaulement cylindrique 110 de la bride 57a.

Chaque tube comprend à chacune de ses extrémités longitudinales une gorge annulaire 112 de réception d’un joint annulaire d’étanchéité destinée à coopérer avec une surface cylindrique interne de la bride 46a, 57a correspondante.

Les gorges 112 peuvent être formées dans des surépaisseurs annulaires des extrémités des tubes de façon à conférer une forme en «os de chien» aux canalisations 100.

La logique qui conduit à l’utilisation de l’os de chien est la suivante. Comme cela est visible à la figure 8, les positions des paliers 56, 58 et des joints d’étanchéité 84a, 84b sont données car contraintes par des facteurs externes. Sous le palier à billes 56, on a une canalisation 101 située à 6h, par analogie avec le cadran d’une horloge, pour permettre à l’huile qui est passée par le palier à rouleaux 58 de contourner le palier à billes 56 et de ne pas noyer celui-ci. Cette canalisation 101 forme un port de récupération d’huile dans la zone basse de l’enceinte 84 entre deux lignes L1, L2 s’échappant à 30° des joints 84a, 84b.

La canalisation 101 s’étend radialement vers l’extérieur et est située dans une zone de plus grand diamètre de l’enceinte 84. Elle est située, avec la canalisation 100, sur une même circonférence centrée sur l’axe X.

L’autre solution aurait été de faire passer l’air à l’extérieur de l’enceinte huile(flèche F – figure 4), mais cela imposerait de surdimensionner considérablement le stator du joint d’étanchéité 103 de la cavité sous turbine qui entoure l’enceinte 86, ce qui se traduirait par une augmentation des diamètres internes des disques des roues 22aa, 22ba et bloquerait l’intégration de la turbine 22.

L’avantage de cette invention est l’évacuation du débit d’air du circuit C3 par la calibration aisée de la section de passage et donc des diamètres des canalisations 100 et en particulier des tubes. Cela permet par ailleurs d’assurer le refroidissement du compresseur haute pression 16 et donc le fonctionnement de la turbomachine. Enfin, on a aussi un moyen de ventilation des enceintes qui évite de contraindre trop fortement le dessin de l’enceinte en permettant de placer les brides relativement haut en rayon, notamment pour assurer la récupération d’huile de l’enceinte.

De surcroît, cette invention permet de faciliter la fabrication et le montagecar elle permet d’assurer le transfert d’air à travers des pièces qui sont bridées l’une à l’autre.

Claims (10)

1. Enceinte de lubrification (84) pour une turbomachine (10) d’aéronef, comportant:
   - un arbre de rotor (90),
   - au moins un palier (56, 58) de guidage en rotation de l’arbre autour d’un axe (A),
   - un support annulaire (57) dudit au moins un palier, ce support s’étendant au moins en partie autour de l’arbre et comportant une première bride annulaire de fixation (57a),
   - une pièce annulaire (50) comportant une seconde bride annulaire (46a) fixée à ladite première bride,
   ledit arbre et ledit support définissant entre eux un volume annulaire de ladite enceinte dans lequel est situé ledit au moins un palier, des joints d’étanchéité dynamique (84a, 84b) étant situés entre ledit support et ledit arbre, et/ou entre ladite pièce et ledit arbre,
   caractérisée en ce que lesdites première et seconde brides sont traversées par au moins une canalisation (100) de passage d’un flux d’air destiné à contourner l’enceinte.
2. Enceinte (84) selon la revendication 1, dans laquelle lesdites première et seconde brides (46a, 57a) s’étendent radialement vers l’extérieur et sont situées à la périphérie externe de l’enceinte (84).
3. Enceinte (84) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle lesdites première et seconde brides (46a, 57a) comprennent des orifices (102, 104) alignés de réception de ladite au moins une canalisation (100) qui est formée par un tube rapporté dans ces orifices.
4. Enceinte (84) selon la revendication 3, dans laquelle les orifices (102, 104) sont formés dans des surépaisseurs annulaires (106) ou localisés (108) desdites brides (46a, 57a).
5. Enceinte (84) selon la revendication 3 ou 4, dans laquelle chaque tube s’étend sensiblement parallèlement audit axe (A) et comprend à une extrémité longitudinale une collerette annulaire externe (100a) d’appui sur un épaulement cylindrique (110) de l’une desdites brides (57a).
6. Enceinte (84) selon l’une des revendication 3 à 5, dans laquelle chaque tube comprend à chacune de ses extrémités longitudinales une gorge annulaire (112) de réception d’un joint annulaire d’étanchéité destinée à coopérer avec une surface cylindrique interne d’une desdites brides (46a, 57a).
7. Enceinte (84) selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle ledit support (57) comprend une paroi tronconique dont une extrémité de plus grand diamètre est reliée à ladite première bride (57a), cette paroi tronconique comportant une surface cylindrique interne de réception d’une bague externe (56a) dudit au moins un palier (56).
8. Enceinte (84) selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle elle comprend une canalisation (101) d’évacuation d’huile, cette canalisation s’étendant radialement vers l’extérieur par rapport audit axe (X) et étant située à 6h par analogie avec le cadran d’une horloge, cette canalisation entourant l’un desdits paliers et étant située dans une zone de plus grand diamètre de l’enceinte.
9. Enceinte (84) selon la revendication précédente, dans laquelle les canalisations (101) de passage d’air et d’évacuation d’huile sont situées sur une même circonférence centrée sur ledit axe (X).
10. Turbomachine (10) d’aéronef, par exemple à turbine contrarotative, comportant une enceinte (84) selon l’une des revendications précédentes, lesdites première et seconde brides (46a, 57a) étant par exemple situées à une extrémité amont de l’enceinte par référence à l’écoulement des gaz dans la turbomachine.