FR3100843A1 - Support de palier de turbomachine à récupération d’huile améliorée - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un support de palier configuré pour supporter un palier d’une turbomachine, la turbomachine présentant un axe longitudinal et comprenant un couvercle d’arrivée d’huile, le support de palier étant configuré pour s’étendre autour de l’axe longitudinal et comprenant :une paroi intérieure radiale configurée pour délimiter avec le couvercle d’arrivée d’huile une enceinte (E) entourant le palier, une paroi extérieure radiale écartée radialement de la paroi intérieure radiale, les sens intérieur et extérieur étant repérés par rapport à l’axe longitudinal de la turbomachine,l’une des deux dites parois comprenant une portion concave définissant une cavité de récupération d’huile (23) en amont de l’enceinte,le support de palier comprenant un conduit de passage d’huile (15) configuré pour mettre en communication de fluide l’enceinte (E) et la cavité de récupération d’huile (23), le conduit de passage d’huile étant positionné radialement entre la paroi intérieure radiale et la paroi extérieure radiale. L’invention concerne également un ensemble comprenant un tel support de palier et une bague externe de palier fixée sur la paroi intérieure radiale du support de palier.
Figure pour l’abrégé : F
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Description
La présente invention appartient au domaine technique des turbomachines, et concerne plus particulièrement un support de palier de turbomachine permettant une récupération d’huile améliorée en sortie de palier.
Une turbomachine comprend des rotors dont la rotation est guidée par une pluralité de paliers. Notamment, une turbomachine à double corps comprend un arbre basse pression et un arbre haute pression. Des supports de palier assurent le maintien des paliers et le centrage des rotors. Les supports de palier délimitent en outre des enceintes, dans lesquelles sont reçus les paliers. De l’huile est typiquement distribuée dans les enceintes pour assurer plusieurs fonctions : lubrification des roulements, refroidissement du palier. L’huile distribuée dans les enceintes peut également participer à l’amortissement des roulements de palier au niveau des zones de contact avec les bagues. Les supports de palier participent à l’étanchéité et à la ventilation des enceintes de palier.
Une des fonctions supplémentaires du support de palier est de récupérer de l’huile en sortie des bagues de palier. L’huile distribuée dans l’enceinte pour assurer les fonctions définies ci-avant est recyclée par une pompe de récupération. Il est connu de récupérer l’huile en sortie de palier au niveau d’une cavité pratiquée dans le support de palier, cette cavité étant reliée à la pompe de récupération.
Une cavité de récupération d’huile 23 est pratiquée dans une paroi interne du support de palier 30’. La paroi intérieure radiale du support de palier 1’ délimite une enceinte du palier P6 avec un couvercle d’arrivée d’huile de la turbomachine.
On a également représenté sur la Figure 1 un niveau d’huile N au sein des deux supports de palier, au cours d’une phase de décollage à 35° de l’aéronef qui comprend la turbomachine. Par « décollage à 35° », on entend que la direction longitudinale de la turbomachine de l’aéronef, orientée vers le côté avant de l’aéronef, décrit un angle de 35° avec un plan horizontal parallèle au sol. L’interface I à la frontière entre le support de palier 1’ et le support de palier 30’ présente une forme de coin. Cette interface sépare la cavité de récupération d’huile 23 et l’enceinte du palier P6. Le volume disponible entre le support de palier 1’ et le support de palier 30’ étant réduit, le niveau d’huile N augmente rapidement pendant le décollage en s’éloignant du fond de l’enceinte du palier P6.
Il existe donc des phases de vol où le palier P6 est en partie immergé sous le niveau d’huile N et noyé dans l’huile recueillie dans le support de palier, comme sur la Figure 1. L’huile en sortie de palier s’accumule dans l’enceinte du palier P6 et noie le palier avant d’atteindre la cavité de récupération d’huile 23.
Le noyage du palier P6 entraîne des frottements mécaniques supplémentaires au niveau des roulements, lorsque l’arbre entre en rotation par rapport au support de palier, ce qui diminue l’efficacité du palier. Le noyage du palier peut en outre détériorer à long terme les composants du palier.
Pour éviter le noyage du palier, il pourrait être envisagé d’éloigner le palier du fond de l’enceinte de palier, ou de déplacer l’interface I entre le support de palier 1’ et le support de palier 30’. Les contraintes strictes concernant l’intégration du support de palier dans le carter d’échappement, et la limitation de l’encombrement au sein de l’espace aval du moteur, rendent toutefois de telles modifications peu souhaitables.
D’une manière générale, une modification substantielle du positionnement du palier aurait un impact trop important sur l’architecture et sur les performances de l’aéronef.
Il existe donc un besoin pour un support de palier capable d’assurer la récupération de l’huile de refroidissement et de lubrification en sortie d’un palier qu’il supporte, tout en évitant le noyage de tout ou partie du palier dans l’huile recueillie dans le support de palier au cours des différentes phases de vol de l’aéronef comprenant la turbomachine.
Le problème du noyage du palier se manifeste particulièrement lors du décollage de l’aéronef. Un angle entre la direction longitudinale de la turbomachine et le plan horizontal parallèle au sol peut alors être égal ou supérieur à 35°. Il existe donc un besoin supplémentaire pour un support de palier agencé de sorte que le palier soit à l’extérieur du volume d’huile recueilli dans le support, pendant une phase de vol de « décollage à 35° ».
On recherche un support de palier qui soit amélioré pour répondre à ces besoins, sans nécessiter de modifications substantielles du positionnement du palier.
Pour répondre à ces besoins, un premier objet de l’invention est un support de palier configuré pour supporter un palier d’une turbomachine, la turbomachine présentant un axe longitudinal et comprenant un couvercle d’arrivée d’huile, le support de palier étant configuré pour s’étendre autour de l’axe longitudinal et comprenant :
une paroi intérieure radiale configurée pour délimiter avec le couvercle d’arrivée d’huile une enceinte entourant le palier,
une paroi extérieure radiale écartée radialement de la paroi intérieure radiale, les sens intérieur et extérieur étant repérés par rapport à l’axe longitudinal de la turbomachine,
l’une des deux dites parois comprenant une portion concave définissant une cavité de récupération d’huile en amont de l’enceinte,
le support de palier comprenant un conduit de passage d’huile configuré pour mettre en communication de fluide l’enceinte et la cavité de récupération d’huile, le conduit de passage d’huile étant positionné radialement entre la paroi intérieure radiale et la paroi extérieure radiale.
une paroi intérieure radiale configurée pour délimiter avec le couvercle d’arrivée d’huile une enceinte entourant le palier,
une paroi extérieure radiale écartée radialement de la paroi intérieure radiale, les sens intérieur et extérieur étant repérés par rapport à l’axe longitudinal de la turbomachine,
l’une des deux dites parois comprenant une portion concave définissant une cavité de récupération d’huile en amont de l’enceinte,
le support de palier comprenant un conduit de passage d’huile configuré pour mettre en communication de fluide l’enceinte et la cavité de récupération d’huile, le conduit de passage d’huile étant positionné radialement entre la paroi intérieure radiale et la paroi extérieure radiale.
Dans le support de palier de l’invention, la circulation d’huile depuis le palier vers la cavité de récupération d’huile peut donc s’effectuer non seulement en passant par l’espace extérieur au support de palier, mais également via le conduit de passage d’huile fourni à l’intérieur du support de palier, entre les parois radiales intérieure et extérieure.
En cours de fonctionnement de la turbomachine, par exemple pendant une phase de décollage, le niveau d’huile au sein de l’espace extérieur au support de palier est plus bas que dans des supports de palier de l’état de la technique tels que le support illustré sur la Figure 1 annexée. Le palier demeure à l’extérieur du volume d’huile délimité par le niveau d’huile. On limite donc les risques de noyage du palier en cours de vol.
La durée de vie du palier est améliorée et le palier, qui n’est pas noyé, guide efficacement la rotation du rotor auquel il est associé, par exemple un arbre basse pression.
De plus, le support de palier de l’invention présente l’avantage de ne pas générer d’encombrement supplémentaire dans le moteur, ni d’excédent significatif de masse embarquée. Ce support de palier est donc compatible avec les contraintes opérationnelles.
De façon avantageuse, le support de palier défini ci-avant est fixé sur une bride d’un carter d’échappement de turbomachine et supporte au moins l’un des deux paliers situés le plus en aval de la turbomachine par rapport à la direction longitudinale de la turbomachine.
D’autres caractéristiques optionnelles et non limitatives du support de palier défini ci-avant sont les suivantes, prises seules ou en l’une quelconque des combinaisons techniquement possibles :
- la paroi intérieure radiale du support de palier comprend un épaulement configuré pour être dirigé vers l’intérieur de la turbomachine, et configuré pour recevoir un support de palier supplémentaire.
- dans ce dernier cas, le conduit de passage d’huile passe par une zone alignée axialement avec l’épaulement et éloignée radialement de l’épaulement par rapport à l’axe longitudinal de la turbomachine.
- le conduit de passage d’huile comprend une première extrémité débouchant dans la cavité de récupération d’huile, et comprend une deuxième extrémité débouchant dans l’enceinte à une position axiale sensiblement en vis-à-vis du palier.
- une dimension maximale du conduit de passage d’huile est comprise entre 100 et 300 centimètres.
- au moins une portion du conduit de passage d’huile présente une forme cylindrique.
- le conduit de passage d’huile présente un volume intérieur compris entre 10 et 100 centimètres cubes.
- le conduit de passage d’huile est un bossage obtenu par fonderie.
Un avantage de cette dernière variante est que le bossage formant le conduit de passage d’huile peut être fabriqué directement dans la fonderie du support de palier.
- la portion concave comprend un bord amont qui définit l’amont de la cavité de récupération d’huile, le support de palier étant configuré pour que le palier se situe du côté radialement intérieur par rapport à un plan passant par le bord amont et décrivant un angle de 35° par rapport à l’axe longitudinal de la turbomachine.
Un avantage de cette dernière variante est que, lors d’un décollage à 35° de l’aéronef comprenant le support de palier, la cavité de récupération d’huile peut être remplie par l’huile récupérée dans le support de palier dont le niveau d’huile décrit un angle de 35° par rapport à l’axe longitudinal de la turbomachine, sans que le palier ne soit noyé.
Un deuxième objet de l’invention est un ensemble comprenant un support de palier tel que défini ci-avant, et comprenant en outre une bague externe de palier fixée sur la paroi intérieure radiale du support de palier, la bague externe de palier comprenant une bride radiale pour fixation à un carter d’échappement de la turbomachine.
De manière optionnelle, le support de palier (premier support) comprend un épaulement tel que défini ci-avant et l’ensemble comprend en outre un support de palier supplémentaire (deuxième support), fixé à l’épaulement et configuré pour recevoir un palier supplémentaire à une position axiale sensiblement en vis-à-vis de la cavité de récupération.
Un avantage d’un tel ensemble de supports de palier est que la cavité de récupération d’huile du premier support est adaptée pour recueillir de l’huile en sortie de deux paliers : le palier qui lui fait face axialement, et le palier dont l’enceinte débouche dans le conduit de passage d’huile du premier support. Il est ainsi possible de faire l’économie d’un système de récupération d’huile qui serait spécifiquement dédié au palier supplémentaire.
Un troisième objet de l’invention est une turbomachine présentant un axe longitudinal et comprenant :
un arbre basse pression s’étendant le long de l’axe longitudinal,
un palier pour guider la rotation dudit arbre,
un support de palier tel que défini ci-avant, le palier étant supporté par le support de palier,
un couvercle d’arrivée d’huile définissant avec le support de palier une enceinte.
un arbre basse pression s’étendant le long de l’axe longitudinal,
un palier pour guider la rotation dudit arbre,
un support de palier tel que défini ci-avant, le palier étant supporté par le support de palier,
un couvercle d’arrivée d’huile définissant avec le support de palier une enceinte.
Un quatrième objet de l’invention est un aéronef comprenant une telle turbomachine.
DESCRIPTION GENERALE DES FIGURES
D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard de la Figure 1 déjà présentée ci-avant en introduction, ainsi que des autres figures annexées parmi lesquelles :
DESCRIPTION DETAILLEE D’UN MODE DE REALISATION
Sur l’ensemble des figures et tout au long de la description ci-après, des éléments similaires portent des références alphanumériques identiques.
La Figure 2 est une vue en coupe de la moitié supérieure d’une turbomachine T à double corps, présentant un axe longitudinal X. Le côté avant de la turbomachine (sens amont pour l’écoulement des gaz) se situe à gauche et le côté arrière de la turbomachine (sens arrière pour l’écoulement des gaz) se situe à droite.
On notera que dans toute la description ci-après, les sens « amont » et « aval » s’entendent selon une direction longitudinale parallèle à l’axe longitudinal X de la turbomachine, et orientée vers le côté arrière de la turbomachine, c’est-à-dire vers la droite du schéma de la Figure 2. Les références à une position axiale ou radiale d’un élément de la turbomachine s’entendent par rapport à l’axe longitudinal X.
La turbomachine comprend, d’amont en aval, une entrée d’air, une soufflante 2, un compresseur basse pression 3a, un compresseur haute pression 3b, une chambre de combustion 4, une turbine haute pression 5a, une turbine basse pression 5b et une tuyère d’échappement.
La turbine haute pression entraîne en rotation le compresseur haute pression par l’intermédiaire de l’arbre haute pression 8. La turbine basse pression entraîne en rotation le compresseur basse pression par l’intermédiaire de l’arbre basse pression 6. L’arbre haute pression s’étend autour de l’arbre basse pression et les deux arbres sont coaxiaux d’axe X.
Ici, la turbomachine comprend en outre une boîte de réduction 10 pour découpler la soufflante 2 par rapport à la turbine basse pression 3a. La soufflante 2 est ainsi entraînée en rotation par l’arbre basse pression 6 par l’intermédiaire d’un arbre de soufflante 7. La boîte de réduction 10 comporte typiquement des engrenages pour réaliser un rapport de réduction prédéterminé entre l’arbre de soufflante et l’arbre basse pression, par exemple un train d’engrenages épicycloïdal.
Les trois dits arbres sont guidés par des paliers dans leur rotation par rapport au stator de la turbomachine T. Dans le présent exemple, l’arbre basse pression 6 est supporté par quatre paliers P1, P2, P5 et P6 (de l’amont vers l’aval), et l’arbre haute pression 8 est supporté par deux paliers P3 et P4 (de l’amont vers l’aval). De plus, l’arbre de soufflante 7 est lui aussi guidé en rotation par rapport au stator par des paliers S1 et S2. Les paliers servent au guidage des différents arbres ainsi qu’à leur centrage sur l’axe longitudinal X de la turbomachine.
Le stator de la turbomachine T comprend un carter d’échappement. Ici, le stator comprend également un élément de liaison 11 par l’intermédiaire duquel l’arbre basse pression 6 est relié au carter d’échappement.
De manière avantageuse, l’élément de liaison 11 est disposé axialement immédiatement en aval du palier P4 de guidage de l’arbre haute pression et s’étend radialement jusqu’à l’aplomb de la turbine basse pression 5b.
Dans cet exemple, le palier P5 est positionné axialement immédiatement en aval de l’élément de liaison 11, face à la turbine basse pression 5b. Par ailleurs, le palier P6 est ici positionné axialement en aval du dernier étage de la turbine basse pression 5b.
Pour le bon fonctionnement des paliers et engrenages, au cours du fonctionnement de la turbomachine, on fait circuler de l’huile de refroidissement et de lubrification dans des enceintes logeant les paliers, ainsi que dans la boîte de réduction.
La turbomachine T comprend ainsi des enceintes pour contenir l’huile de refroidissement et de lubrification. Dans le présent exemple, la turbomachine comprend, de l’amont vers l’aval, cinq enceintes A, B, C, D et E. On a représenté schématiquement chacune de ces enceintes par un rectangle entourant les éléments contenus dans l’enceinte.
L’agencement des deux paliers P5 et P6 dans une seule enceinte E, comme c’est le cas dans l’architecture illustrée sur la Figure 2, permet une simplification du module aval de la turbomachine. La récupération d’huile en sortie des deux paliers est en outre mutualisée vers une seule pompe de récupération d’huile, comme il sera vu ci-après. De même, une seule enceinte A contient ici les paliers S1 et S2 du côté amont de la turbomachine, la boîte de réduction 10 et le palier P1 de guidage de l’arbre basse pression situé le plus en amont.
Pour la fourniture de l’huile de refroidissement et de lubrification, la turbomachine T comporte un circuit fermé d’huile (non représenté) avec des gicleurs pour l’injection d’huile dans les enceintes, ainsi que des pompes de récupération pour le recyclage de tout ou partie de l’huile qui a été préalablement injectée. De préférence, les pompes de récupération sont agencées de sorte à permettre une récupération d’huile en sortie de chacun des paliers de la turbomachine, ce qui assure une utilisation optimale de l’huile injectée.
On décrira dans toute la suite un support de palier 1 adapté pour supporter le palier P6 situé le plus en aval de la turbomachine. On notera que le support de palier tel que défini ci-après, comprenant notamment un conduit de passage d’huile, peut être utilisé avec les mêmes avantages pour le support d’un autre palier de la turbomachine. Le support de palier peut également être modifié pour s’adapter à une turbomachine présentant une architecture différente de celle de la turbomachine T.
On a représenté en Figures 3a et 3b une vue rapprochée du module aval de la turbomachine T comprenant le support de palier 1. Comme on peut le voir sur cette figure, le support de palier 1 supporte le palier P6 situé le plus en aval de la turbomachine. Les Figures 3a et 3b correspondent à des vues en coupe longitudinale respectivement selon un plan de coupe ne passant pas par un conduit de passage d’huile (ledit conduit étant décrit ci-après) et selon un autre plan de coupe passant par le conduit de passage d’huile.
Pour une meilleure compréhension de la figure, on a reporté dans chaque vue en coupe un axe X’ parallèle à l’axe longitudinal X de la turbomachine. Le support de palier 1 présente une symétrie autour de cet axe longitudinal X.
Le module aval de la turbomachine T comprend un carter d’échappement faisant partie du stator. Le palier P6 supporté par le support de palier 1 guide la rotation de l’arbre basse pression, non illustré sur les Figures 3a et suivantes, par rapport au carter d’échappement.
Le support de palier 1 s’étend axialement face au carter d’échappement. Le support de palier 1 est délimité radialement par une paroi intérieure radiale 13 et par une paroi extérieure radiale 151.
Les sens intérieur et extérieur sont ici repérés par rapport à l’axe longitudinal X de la turbomachine, le long duquel s’étend le support de palier.
Ainsi, la paroi intérieure radiale 13 du support de palier est plus proche de l’axe longitudinal X de la turbomachine que la paroi extérieure radiale 151 du support de palier.
La paroi intérieure radiale 13 du support de palier 1 définit, avec un couvercle d’arrivée d’huile 220 de la turbomachine et avec d’autres éléments du stator de la turbomachine, une enceinte E du palier P6. L’enceinte E est par exemple remplie par des particules d’huile injectées par un ou plusieurs gicleurs au cours du fonctionnement de la turbomachine. L’huile injectée sert au refroidissement et à la lubrification des éléments du palier P6.
Le couvercle d’arrivée d’huile 220 présente un côté vertical s’étendant sensiblement perpendiculairement à l’axe longitudinal X de la turbomachine et un côté horizontal s’étendant sensiblement parallèlement audit axe. Ces deux côtés délimitent l’enceinte E avec le support de palier.
De plus, la paroi intérieure radiale 13 comprend une portion concave 230 qui définit une cavité 23 de récupération d’huile. Une extrémité 24 d’un circuit de récupération débouche dans cette cavité de récupération d’huile. Le circuit de récupération relie la cavité de récupération d’huile à une pompe de récupération, qui recycle l’huile récoltée dans la cavité de récupération d’huile.
La cavité 23 de récupération d’huile est pratiquée dans la paroi intérieure radiale 13 du support de palier. Cette cavité peut ainsi récupérer de l’huile depuis l’intérieur.
Ainsi, la cavité de récupération d’huile 23 participe au recyclage de l’huile en sortie du palier P6, et plus généralement de l’huile recueillie dans le support de palier 1.
La portion concave 230 délimite la cavité de récupération d’huile 23 par rapport au reste du volume intérieur du support de palier 1. La paroi extérieure radiale 151 du support de palier est déformée le long de la portion concave 230, au niveau d’une portion arrondie 231, pour loger la cavité de récupération d’huile 23.
Le volume interne de la cavité de récupération d’huile est par exemple compris entre 40 et 100 centimètres cubes et est ici de 65 centimètres cubes.
L’écart L1 radial entre l’extrémité 24 du circuit de récupération et les roulements du palier P6, selon une direction orthogonale à l’axe X de la turbomachine, est de préférence comprise entre 50 et 250 centimètres, ici entre 120 et 150 centimètres.
L’écart L2 axial entre ladite extrémité 24 et lesdits roulements est quant à lui compris préférentiellement entre 50 et 300 centimètres, ici entre 130 et 160 centimètres.
On ne détaille pas ici la structure de la pompe de récupération. Tout type de pompe de récupération connu pourra être utilisé en association avec le support de palier 1.
La paroi extérieure radiale 151 est écartée radialement de la paroi intérieure radiale 13. Entre les deux dites parois, le support de palier 1 comprend un conduit de passage d’huile 15. Ce conduit met en communication de fluide l’enceinte E entourant le palier P6 et la cavité de récupération d’huile 23.
Le conduit de passage d’huile 15 est visible sur la Figure 3b. Le conduit de passage d’huile 15 étant positionné à l’intérieur du support de palier 1, entre deux parois radiales de ce dernier, de l’huile issue du palier P6 peut circuler de l’aval vers l’amont via l’intérieur du support de palier 1 au cours du fonctionnement de la turbomachine.
Ici, le conduit de passage d’huile 15 s’étend entre une première extrémité 152, débouchant dans la cavité de récupération d’huile 23, et une deuxième extrémité 153, débouchant dans l’enceinte E. La deuxième extrémité 153 débouche de préférence à une position axiale voisine de celle du palier P6. Ainsi, l’huile attirée par gravité au fond du support de palier 1 est reçue dans le conduit de passage d’huile 15 pour transiter vers la cavité de récupération d’huile 23 et vers la pompe de récupération.
Le conduit de passage d’huile et la cavité de récupération d’huile forment ensemble une « double cavité » qui permet une récupération optimale de l’huile en sortie de palier, sur une gamme large d’altitudes et d’inclinaisons de l’aéronef en cours de vol et notamment au cours d’un décollage à 35°.
Entre les deux extrémités 152 et 153, le conduit de passage d’huile 15 présente préférentiellement une forme cylindrique le long d’un axe Ax d’extension. La paroi interne 150 du conduit de passage d’huile 15 présente ici une section constante selon des plans perpendiculaires à l’axe Ax. En alternative, le conduit de passage d’huile 15 peut présenter une forme tubulaire autre que cylindrique, ou toute autre forme permettant l’écoulement de l’huile. Les sections transversales du conduit de passage d’huile 15 sont par exemple circulaires ou rectangulaires.
De préférence, une longueur LC du conduit de passage d’huile 15 est comprise entre 10 et 300 centimètres. Dans le présent exemple, cette longueur est comprise entre 150 et 200 centimètres.
Le volume interne de la paroi interne 150 du conduit de passage d’huile est de préférence compris entre 10 et 100 centimètres cubes, et s’élève ici à 27 centimètres cubes.
Par ailleurs, une profondeur maximale de la cavité de récupération 23, définie par rapport au bord amont 25 perpendiculairement à l’axe Ax d’extension du conduit de passage d’huile 15, est de préférence entre 30 et 100 centimètres, ici entre 40 et 60 centimètres.
De préférence, le support de palier 1 est agencé pour que le plan P tangent à un bord amont 25 de la portion concave 230, et qui définit un angle a de 35° par rapport à l’axe longitudinal de la turbomachine (et donc par rapport à l’axe X’), divise l’espace du module aval en une zone radialement intérieure qui comprend le palier P6, et une zone radialement extérieure. La zone radialement extérieure délimitée par le plan P est destinée à contenir le volume d’huile recueilli dans le support de palier.
Un avantage de cet agencement est que l’huile recueillie dans le support de palier 1 et qui occupe l’espace extérieur du support de palier (notamment par-dessus la paroi intérieure radiale 13) ne noie pas les roulements du palier P6 lors d’un décollage à 35° de l’aéronef comprenant la turbomachine.
Le volume disponible pour l’acheminement de l’huile recueillie dans la zone aval du support de palier, vers la cavité 23 de récupération d’huile, demeure suffisant grâce au conduit de passage d’huile 15 pratiqué à l’intérieur du support de palier 1.
De manière alternative au conduit de passage d’huile 15, des tubes servitudes pourraient être fournis entre la cavité de récupération d’huile et l’enceinte de palier avec des mamelons de fixation. Toutefois, une telle solution nécessiterait des opérations de montage supplémentaires. Le support de palier 1 avec le conduit de passage d’huile 15 permet directement la communication de fluide entre la cavité de récupération et l’enceinte de palier, sans opération de montage supplémentaire.
Ici, l’enceinte E reçoit aussi le palier P5 de guidage de l’arbre basse pression de la turbomachine T, non illustré sur la Figure 3a. Le palier P5 est avantageusement porté par un support de palier supplémentaire 30 fixé au support de palier 1.
A ce titre, la paroi intérieure radiale 13 du support de palier 1 comprend un épaulement 14 pour recevoir le support de palier supplémentaire 30. L’épaulement 14 fait saillie vers l’intérieur (en direction de l’axe longitudinal X) depuis la surface de la paroi intérieure radiale 13. L’épaulement 14 forme ici un coin à angle droit.
L’épaulement 14 présente une forme complémentaire à celle d’un élément 32 de positionnement du support de palier supplémentaire 30. Dans cet exemple, un coin amont de l’épaulement 14 présente un renfoncement annulaire 140 pour le placement d’un bord de l’élément de positionnement 32.
De préférence, l’épaulement 14 est positionné axialement entre la cavité de récupération d’huile 23 et la bague externe du palier P6.
Comme il est visible sur la Figure 3b, le conduit de passage d’huile 15 passe par une zone alignée axialement avec l’épaulement 14 et décalée radialement par rapport à cet épaulement. Ainsi, le conduit de passage d’huile 15 passe derrière l’épaulement 14.
Du côté aval du support de palier 1, le palier P6 comprend une bague externe 20 solidaire du stator de la turbomachine. La bague externe 20 est ici séparée du support de palier. Dans cet exemple, la bague externe 20 est située dans le prolongement axial d’un bras 16. Le bras 16 est fixé au carter d’échappement par l’intermédiaire d’une bride radiale 17 du bras. Le palier P6 comprend également une bague interne non illustrée sur les figures annexées. La bague interne est solidaire en rotation de l’arbre basse pression 6 de la turbomachine. Des organes de roulement du palier P6 sont agencés entre sa bague interne et sa bague externe. Le palier P6 est par exemple un palier à rouleaux cylindriques.
La paroi intérieure radiale 13 du support de palier 1 se prolonge selon une forme tronconique, à partir de l’épaulement 14 et vers l’aval, jusqu’à une bride axiale 19 du support de palier qui reçoit la bague externe 20 du palier P6.
La bague externe 20 du palier P6 est ainsi agencée radialement entre la bride axiale 19 et l’axe longitudinal X de la turbomachine.
Le support de palier 1 comprend ici également une bride radiale 18 dans le prolongement de la paroi intérieure radiale 13. La bride radiale 18 permet la fixation du support de palier 1 sur le carter d’échappement, par exemple par des boulons non représentés sur les figures annexées. Le support de palier 1 est centré sur l’axe longitudinal X de la turbomachine.
La bride radiale 18 délimite axialement une extrémité aval du support de palier. L’extrémité amont du support de palier est ici, quant à elle, délimitée par une bride radiale 26 supplémentaire, qui est également fixée au carter d’échappement.
Du côté amont du support de palier 1, le support de palier supplémentaire 30 s’étend vers l’amont depuis l’élément de positionnement 32 fixé à l’épaulement 14. Le support de palier supplémentaire 30 se termine par une bride axiale 31. Une bague externe (non illustrée) du palier P5 de guidage de l’arbre basse pression est fixée sur la bride axiale 31.
En alternative, le support de palier 1 pourrait contenir la bride axiale 31 de fixation de la bague externe du palier P5.
On notera que le support de palier 30 est de dimensions réduites par rapport à celles du support de palier 30’ de l’état de la technique illustré sur la Figure 1. En outre, ce support de palier supplémentaire ne comprend pas de cavité de récupération d’huile. La cavité de récupération d’huile 23 du support de palier 41 est apte à assurer la récupération de l’huile en sortie du palier P5 porté par le support de palier supplémentaire 30.
Les Figures 4a et 4b sont des vues tridimensionnelles en perspective du support de palier 1. La Figure 4a correspond à une vue de dessous du support de palier. La Figure 4b correspond à un plan de coupe longitudinale coupant le conduit de passage d’huile 15.
Comme on peut le voir sur la Figure 4a, le conduit de passage d’huile 15 est ici pratiqué dans un bossage de la paroi extérieure radiale 151. Ce bossage s’étend vers l’aval depuis la portion arrondie 231 qui fait face à la cavité de récupération d’huile.
Le bossage de la paroi extérieure radiale 151 est préférentiellement issu directement du procédé de fabrication de fonderie du support de palier 1. Le conduit de passage d’huile 15 est ainsi moulé par fonderie.
La forme en bossage du conduit de passage d’huile 15 est donc facilement réalisable en fonderie lors de la fabrication du support de palier 1, et induit donc un surcoût et une complexité de fabrication minimes. Il est possible de modifier la forme du conduit de passage d’huile selon les besoins, en adaptant l’empreinte de fonderie du support de palier 1.
En référence à la Figure 4b, la cavité de récupération d’huile 23 s’étend sur un secteur angulaire autour de l’axe longitudinal de la turbomachine, de part et d’autre du conduit de passage d’huile 15. La forme connue de la cavité de récupération d’huile 23 n’est pas nécessairement modifiée par l’adjonction du conduit de passage d’huile 15.
On décrit maintenant brièvement le fonctionnement du support de palier 1 et du support de palier supplémentaire 30, lors d’un décollage de l’aéronef comprenant la turbomachine T. Au décollage, la circulation d’huile est activée pour lubrifier et refroidir des éléments de la turbomachine et notamment les paliers de guidage P5 et P6.
De l’huile est injectée dans l’enceinte E. Une partie de l’huile mise en circulation dans l’enceinte s’écoule en sortie des paliers P5 et P6 et est attirée par gravité au fond du support de palier 1, comme visible sur la Figure 3b.
Au cours d’une phase de « décollage à 35° », l’axe longitudinal de la turbomachine est incliné de 35°. Le volume d’huile au fond du support de palier, illustré par le niveau d’huile N sur la Figure 3b, ne dépasse pas le bord amont 25. Ainsi, le palier P6 n’est pas noyé par l’huile recueillie dans le support de palier.
Pour autant, l’huile recueillie dans une région aval du support de palier 1, face au palier P6, est en mesure de circuler vers l’amont pour atteindre la cavité de récupération d’huile 23, du fait de la présence du conduit de passage d’huile 15.
La pompe de récupération peut ainsi récupérer de l’huile en sortie des paliers P5 et P6 via l’extrémité de récupération 24, en limitant les risques de noyage desdits paliers.
Claims (11)
- Support de palier (1) configuré pour supporter un palier (P6) d’une turbomachine, la turbomachine présentant un axe longitudinal et comprenant un couvercle d’arrivée d’huile (220), le support de palier étant configuré pour s’étendre autour de l’axe longitudinal et comprenant :
- une paroi intérieure radiale (13) configurée pour délimiter avec le couvercle d’arrivée d’huile (220) une enceinte (E) entourant le palier,
- une paroi extérieure radiale (151) écartée radialement de la paroi intérieure radiale, les sens intérieur et extérieur étant repérés par rapport à l’axe longitudinal de la turbomachine,
l’une des deux dites parois comprenant une portion concave définissant une cavité de récupération d’huile (23) en amont de l’enceinte (E),
le support de palier étant caractérisé en ce qu’il comprend un conduit de passage d’huile (15) configuré pour mettre en communication de fluide l’enceinte (E) et la cavité de récupération d’huile (23), le conduit de passage d’huile étant positionné radialement entre la paroi intérieure radiale (13) et la paroi extérieure radiale (151). - Support de palier selon la revendication 1, dans lequel la paroi intérieure radiale (13) comprend un épaulement (14) configuré pour être dirigé vers l’intérieur de la turbomachine et configuré pour recevoir un support de palier supplémentaire.
- Support de palier selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel le conduit de passage d’huile (15) comprend une première extrémité débouchant dans la cavité de récupération d’huile (23), et comprend une deuxième extrémité débouchant dans l’enceinte (E) à une position axiale sensiblement en vis-à-vis du palier (P6).
- Support de palier selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel une dimension maximale du conduit de passage d’huile (15) est comprise entre 100 centimètres et 300 centimètres.
- Support de palier selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel au moins une portion du conduit de passage d’huile (15) présente une forme cylindrique.
- Support de palier selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le conduit de passage d’huile est un bossage (15) obtenu par fonderie.
- Support de palier selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la portion concave comprend un bord amont (25) qui définit l’amont de la cavité de récupération d’huile (23), le support de palier étant configuré pour que le palier se situe du côté radialement intérieur par rapport à un plan (P) passant par le bord amont (25) et décrivant un angle (a) de 35° par rapport à l’axe longitudinal de la turbomachine.
- Ensemble comprenant :
- un support de palier (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7,
- une bague externe de palier (20) fixée sur la paroi intérieure radiale (13) du support de palier, la bague externe de palier (20) comprenant une bride radiale (17) pour fixation à un carter d’échappement (12) de la turbomachine. - Ensemble selon la revendication 8 dans lequel le support de palier est conforme à la revendication 2, comprenant en outre un support de palier supplémentaire (30) fixé à l’épaulement (14) et configuré pour recevoir un palier supplémentaire (P5) à une position axiale sensiblement en vis-à-vis de la cavité de récupération d’huile (23).
- Turbomachine présentant un axe longitudinal et comprenant :
- un arbre basse pression (6) s’étendant le long de l’axe longitudinal,
- un palier (P6) pour guider la rotation dudit arbre,
- un support de palier (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, le palier (P6) étant supporté par le support de palier,
- un couvercle d’arrivée d’huile (220) définissant avec le support de palier (1) une enceinte (E). - Aéronef comprenant une turbomachine selon la revendication 10.
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| FR1910155A FR3100843B1 (fr) | 2019-09-13 | 2019-09-13 | Support de palier de turbomachine à récupération d’huile améliorée |
| FR1910155 | 2019-09-13 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| FR3100843A1 true FR3100843A1 (fr) | 2021-03-19 |
| FR3100843B1 FR3100843B1 (fr) | 2023-04-28 |
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| FR1910155A Active FR3100843B1 (fr) | 2019-09-13 | 2019-09-13 | Support de palier de turbomachine à récupération d’huile améliorée |
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|---|---|
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| FR3135745A1 (fr) | 2022-05-18 | 2023-11-24 | Safran Helicopter Engines | Turbomoteur a axe vertical |
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2019
- 2019-09-13 FR FR1910155A patent/FR3100843B1/fr active Active
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3100843B1 (fr) | 2023-04-28 |
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