Brevet FR2485631A1 — publié le 19811231

La présente invention concerne un système pour sup- porter un rotor dans des conditions de dësquilibre dyna- mique accidentel. Elle est applicable a une turbochine munie d'un rotor comportant une soufflante dans tlontréo d'air de la machine. MA d6séquilibre dynamique exscomif de cette soufflante peut se produire lorsqu'une pmle de cette dernière se d6tache compltereant ou partielleoment du rotor par accident, par eÄemple couM l pmoc dwuà oiseau, lorsque la turbomachiîe est en marche. Ce ôoêquilibre sou- met à des charges exareent lave lez l6mento tels que les paliers et la structure fiXe, au moyen desquels le rotor est monté en otationo Toutefois, com l Ane se produit que rarement, il ezt prfrable quo ce: iients soient conçus pour un fonetieîaont norml et que des moyens soient prévus pour omortîr 1îo:et des for es qui s'exercent sur eux dauo les cco itions acci aJ.les c. dessus. Le brevet britoa que l 8 @%6 65 décrit ma sy- tême pour supporter zm Lrotor de turqouAhin *ui con- prend un arbre ayant umo e/re paoti2 creoo, u or- ée -ar un premier pmier redial do faom a e=ter un mouvement de rotati.uonm o omentri.oi. uctre por- tante, ot une zacondo partie, qui oOz'DtGnd à tra-vrz la cavité de la première partio croue ot qui eot fi=60 au rotor de façon à lui transettro le couple, soecomde par- tie qui est élaistiqn pour prmettre un dÈplace nt ra- dial du rotor relativemeont au arenier palier, un econd palier radial, dispoos de façon à seopposer à ce d6place ment du rotor, et un =yon runei t a une erhars dispose entre le rotor et la structure portante en série avec le second palier, et apte à se rospe on & se d6for- mer oous l'effet do forces radioalGo aoi nt s ur le rotor lorsque le1 dés&quilibriqu dyoacu e dernier dpasse une valeur donnée, 1l dés&quilibre étant alor supporté par la partie élastique de l'arbre. Dans cette construction connue, le premier et le second palier sont montés en parallèle, qu'il. supportent la première partie de l'arbre et le- rotor indé- pendamment l'un de l'autre, l'unique lien entre les pa- liers étant la seconde partie, élastique, de l'arbre. Ce- ci veut dire que chaque palier doit permettre la rotation de l'arbre et que le second palier doit supporter les for- ces gyroscopiques qui-agissent sur le rotor lorsque 1 'ap- pareil o est installé la turbomachine effectue un change- ment de cap important en vol. Il en résulte un ensemble d'un poids comparativement élevé et d'un encombrement axial relativement important. L'invention a donc pour objet de rem&dier a cet in- convénient. A cet effet, dans un système du type précité, elle consiste à disposer les deux paliers en série entre le rotor et la structure portante" le second palier étant si- tué entre le rotor et le- premier palier. Du fait que les deux paliers sont disposés en s&- rie, seul le premier doit permettre la rotation de 1' - arbres le second faisant face uniquement aux déformations axiales et en torsion impoTecs par le rotor a la seconde partie de l'arbre. En outreq la disposition en série des paliers permet de monter comod&nent le second palier de façon qu'il puisse supporter les forces gyroscopiques sans augmentation exaTr&e de la longueur axiale de l'en- semble. De toute façon, l'invtion sera bien comprise A 1' aide de la description qui suit, en r&f6rence au dessin schématique annexé, représentant, a titre d'exemples non limitatifs, deux formes d'exécution de ce système: Fig. t est une vue en coupe axiale fortement schéma- tisée d'une turbomachine; - PFig. 2 est une vue agrandie,9 en coupe axiale, de dé- tails du système selon l'invention; Fig. 3 est une vue similaire A fig. 2, montrant une autre forme d'exécution de ce système. Dans les figures, les pièces et parties similaires sont désignées par les mêmes références. 3. On peut voir à la figure 1 que la turbomachine-com- porte, dans le sens du flux un compresseur basse pression ou soufflante 10, un compresseur haute pression 11, une chambre de combustion 12, une turbine haute pression 3, qui entraîne le compresseur Il et une turbine basse pres- sion 14, qui entraîne la soufflante 10. cette dernière est un compresseur monoétagé, dont la partie la plus é- loignée de l'axe envoie un flux d'air dans un conduit de déviation 15, parallèle au flux principal qui alimente le compresseur haute pression 1I. La 'soufflante 10 est re- liée A la turbine 14 par un arbre 16, qui. tourne dans des paliers 17, 18 portés par des structures fixes 19, 20. Comme le montre la figure 2, l'arbre 16 comprend u- ne première partie 16A, montée directememnt dans le palier 17 de façon A tourner concentriquement à l 'ae 16C de 1'' arbre 16. Une seconde partie 16B dé ótmarbre 0'C.6ted A 1 intérieur de la partie 16A et elle est' solidaireé en ro-t tation de la soufflante 10. Celle-ci est un roto-compre- nant un disque 1OA portant A sa périphérie une rangée de pales lOB. La soufflante est équilibrée dynamiquement - lorsque toutes les pales sont presentes, ce qui' est-le cas lorsqu'elle fonctionne normalement.'Le disque IOA est également monté dans un second palier 2 le palier /7 constituant le "premier" palier pour les besoins de la description. La liaison entre le disque 1OA et le palier 23 s'effectue par l'interm&diaire d'un moyen qui-réagit. aux surcharges et qui est un raccord fragile 219 consti- tué par deux éléments 21A et 21B reliés l'un A l'autre par des goupilles de cisaillement 21C.. La partie 16B. de l'arbre peut s'infléchir élastique- ment, mais le palier 23 s'oppose à cet infléchissement dans des conditions normales et assure ainsi une rotation concentrique de la soufflante 10 autour-de l'axe 16C. Les goupilles 21C sont dimensionnées de façon résister A des forces radiales normales agissant sur la soufflante, par exemple celles dues A la gravité ou- A une faible tol6- rance dans l'équilibre dynamique, mais elles-se rompent --''! 2485631 sous l'effet d'une force transversale P agissant sur la soufflante lorsqu'un degré donné de déséquilibre dynami- que est dépassé, ce qui sq produit, par exemple, lorsqu' une des pales lOB se sépare accidentellement du disque 10A alors que la turbomachine est en marche. La partie 16A de l'arbre peut alors s'infléchir, comme le symboli- sent les traits mixtes IOD. On peut voir que le raccord 21 est monté en série avec le second palier 23 entre la soufflante 10 et la structure portante 19, c'est-à-dire qu'une force radiale agissant sur la soufflante est transmise successivement par le raccord 21 et le second palier 23 à la structure 19. En outre, le second palier D2 est monté en série avec le premier palier 17 entre la soufflante 10 et la structu- re 19, le palier 23 étant situé entre la soufflante et le palier 17. Grâce à cet agencement, le palier 17 est le seul de ces deux paliers qui est soumis à une rotation continue d'une de ses bagues relativement à l'autre. Le palier 23 n'a pas à faire face à une rotation continue. et il doit seulement permettre les déplacements axiaux et de torsion de faible amplitude qui se produisent entre le rotor et le palier 17 sous l'effet de sollicitations dues au fonctionnement ou de variations de-la température, en particulier si le palier 17 est à la fois un palier radial et un palier de butée. - Dans l'exemple décrit ici, le second:palier 23 est situé entre le raccord 21 et le premier palier 17. La par- tie d'arbre 16A est annulaire et le palier-23 se trouve à l'intérieur de celle-ci, à peu près dans le même plan ra- - dial que l palier 17. L'élément 21A du raccord est fixé- au disque IOA. L'élément 21B s'étend à l'intérieur de la partie d'arbre 16A et il est supporté par le palier-2i. La partie 16Ade l'arbre et le raccord 21 sont des structu- res annulaires et la partie d'arbre 16B s'étend à l'inté- rieur-de ces structures avec un certain jeu radial par rap- port à celles-ci, de façon à permettre l'infléchissement de la partie 16B lorsque le raccord 21 se rompt. La palier _.... _..... 2 peut avoir la forme de deux couesinets espac6s l'un de i'au'tre dane le sens a&ialv com33e a la fiS. 9 afin que- la souúflante 10 soil ma!uteàîẻ oolidement por rS6ister aux couples gyroscopiîuee qui se produiuent.loreue 1' appar&eil sur lequel la tbomoae ct ieuetallée effec- tue un changement de cep importeo Au lieu des goupilles de iIailleeut 2C9 îI peut être prévu entre lez l4.entes 2A et 2B du raocord 21 un él6ment annulaire md.Alement dforable o apte à ê- tre &eras&, d'une maQere counue en Soi. Dana la varan,%. &lsion rpeemte àla figure 3, le second paliaCr dQLoj2& par Ln 1R 23g est prévu entre le:.1 uql IDA Gt le raecorâ 2, to uEjours en serie avec le prencr paMlor o Ce pela].er peut 13 être un roulement à aiGmîllGsg pour fOU rnir deo port&Os axialement esp ceécos 103e 1esL oime peao5s.au palier al) et faàre 'a OMita ieen dOtaZo- nalez résultant de Le.j>c ee Le reoeord fraë ile, d sign6 iîi p: le rGf6lemeae C% e mc O Denets 2i 12At et 121B dIpSe&. ode àatl Ion aoupilles l21C à un double el eceut0 t48563 - RVDIMCATIONS - 1.- Système pour supporter un rotor dans des condi- tions de d6s{quilibre dynamique, comuprenant un arbre ay- ant une première partie ereuse, supportee par un premier palier radial de façon a executer un mouvement de rota- tion concentrique A iie strcture portante, et une secon- de partie, qui s'6tend à travers la cavité de la première partie et qui est fixée au rotor de façon & lui transmet- tre le couple, seconde partie qui est 6lastique posr per- mettre un déplacement redial du rotG relativem mt au premier palier, un secoad palmir endial, dispose de fa- çon à s'opposer a ce d.i mnt dz rotor et un myez réagissant à une r ch ûp, di2G entre le rotor et la structure portante, â i6rz nee la second palier, et apte A se rompre ou A De dUformer gus 1!effet de forces radiales agissant auv le rotoz lorzque le déséquilibre ey- namique de ce dernie- lp1om* e - aleur donnée,' caract. ris& en ce que les deu: raliers (17,23; 17,123) sont dis- posés en série entre le eotor (10) et la structure por- tante (19), le second plier 23; 123) étant situé entre le rotor (10) et le preler palier (17). 2.- Système selen il revendication 1, caractérisé en ce que le second palier (23) est disposé entre le moyen (21) qui réagit auu eurcharges et le premier pa- lier (17). 3.- Système sa1â. la revendication 2, caractérisé en ce que la premitre pertie (16A) de l'arbre (16) est annulaire et contient le second palier (23), en ce que le moyen (21i) qui réagit au= surcharges est annulaire et comprend un premier élJment (21A) fixé au rotor (10), un second élément (21B) disposé a l'intérieur de la première partie (16A) de l'arbre et porté par celle-ci par l'inter- médiaire du second palier (23), et des moyens (21C) qui relient l'un'à l'autre le premier et le second élément et sont aptes A se rompre ou à se déformer soUS l'effet des dites forces radiales, et en ce que la seconde partie (16B) de l'arbre s'étend à l'intérieur de la première -7 partie (16A) de celui-ci et à l'intérieur du moybn annu- laire (21) avec un certain jeu radial par rapport à eux. 4.- Système selpn la revendication 1, caractérisé en ce que le second palier (123) est disposé entre le ro- tor (10) et le moyen 121) qui réagit aux surcharges. 5.- Système selon la revendication k, caractérisé en ce que le moyen (121) qui réagit aux surcharges com- prend un premier élément (121A) porté par le rotor (10), un second élément (121B) fixé à la première partie (16A) de l'arbre (16), et un moyen (121C), qui relie 19un à 1' autre le premier et le second 6lment et est apte à se rompre ou à se déformer sous l'effet des dites forces ras diales. 6.- Système selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes caractérisé en ce que le second palier (23; 123) présente des portées espacées a=daleaent pour empêcher que le rotor soit déplacé hors de son plan nor- mal de rotation. =.=