Brevet FR2494342A1 — publié le 19820521

2494340' La Présente invention se rapporte à une boîte d'engrenage d'entrée modulaire pour un moteur à turbine à gaz et, plus particulièrement, à une telle boite d'engre- nage qui permet un montage et un démontage perfectionnés d'un moteur à turbine à gaz. Un moteur à turbine à gaz type peut comporter: une partie de soufflante; une partie de compresseur, une partie de chambre de combustion; une partie de turbine haute pression; une partie de turbine basse pression et une partie d'éjection. Au cours du fonctionnement d'un tel moteur à turbine à gaz type, un allumage commandé dans la partie de chambre de combustion sert à entraîner les parties de tur- bine haute pression, de turbine basse pression et de souf- flante d'une manière récupérative. De tels moteurs nécessi- tent un certain nombre de commandes et d'accessoires qui comprennent des dispositifs, tels que des pompes à combusti- ble et des commandes de combustible. Ces commandes et acces- soires sont mus au moyen d'accouplements par engrenage avec le moteur. A cette fin, on utilise une boite d'engrenage d'entrée pour prélever une partie de l'énergie de rotation du compresseur et pour produire une puissance utile de boite d'engrenage d'entrée. La botte d'engrenage d'entrée comporte un engrenage horizontal, classiquement désigné par engrenage conique horizontal, pour prélever l'énergie de rotation du compresseur et un engrenage vertical pour four- nir l'énergie motrice de sortie de la botte d'engrenage d'entrée. On utilise la puissance utile de la botte d'engre- nage d'entrée pour entraîner d'autres boîtes d'engrenage d'accessoires de commande et pour entratner finalement des commandes et accessoires particuliers. Le brevet des EUA n' 3 226 987 intitulé "Gear Assembly" (Ensemble d'engrena- ges) décrit un exemple caractéristique d'une boite d'engre- nage d'entrée. Dans un modèle de boite d'engrenage d'entrée, la boite d'engrenage est construite dans un milieu contrôlé, par exemple dans un atelier de montage de boites d'engre- nage, dans lequel elle est également munie d'un palier horizontal de boite d'engrenage d'entrée. On assemble la botte d'engrenage d'entrée, comportant le palier horizontal de boite d'engrenage, en tant que partie d'un moteur de turbine à gaz. A cet égard, on notera que l'extrémité avant de la partie de compresseur, souvent appelée le bout d'ar- bre du compresseur, est également munie d'un palier de roulement. Lorsqu'on assemble une telle boite d'engrenage d'entrée dans le moteur, deux paliers horizontaux se trou- vent disposés à l'interface entre la boîte d'engrenage et le bout d'arbre. Ces paliers doivent être soigneusement ali- gnés pour assurer un fonctionnement satisfaisant du moteur. La structure à deux paliers nécessite habituellement un accouplement d'entraînement élastique par exemple, un accou- plement à cannelures, entre la botte d'engrenage d'entrée et l'extrémité avant du compresseur. On a trouvé que ces paliers et l'accouplement d'entraînement à cannelures élastique pré- sentent souvent des caractéristiques d'usure indésirable du fait d'un défaut d'alignement qui tend à réduire la durée de vie des pièces du moteur. Dans une autre boite d'engrenage d'entrée, on a essayé de modifier la boite d'engrenage d'entrée en combi- nant les fonctions des paliers précédemment mentionnés dans un unique palier. Dans ce mode de réalisation, l'engrenage conique horizontal est assemblé sur l'extrémité avant de la partie de compresseur. Cette botte d'engrenage d'entrée exige un temps et des efforts de montage importants pour obtenir les positionnements axiaux corrects des engrenages coniques, ce qui accroit le temps de montage global du moteur. Les types ci-dessus décrits de bottes d'engrenage d'entrée présentent certaines caractéristiques indésirables. A cet égard, on notera que les tolérances de fabrication sont telles que pendant le montage du moteur, la botte d'engrenage d'entrée et le palier horizontal correspondant peuvent nécessiter un usinage et/ou des réglages importants. De même, le démontage des boîtes d'engrenage d'entrée clas- siques et du moteur est souvent long et difficile à effectuer. En outre, l'emploi de deux paliers horizontaux crée un handicap de poids et de coût par rapport à l'emploi d'un unique palier horizontal pour porter à rotation la boite d'engrenage d'entrée et l'extrémité avant de la partie de compresseur. Selon un mode de réalisation de la présente inven- tion, il est prévu une boite d'engrenage d'entrée modulaire conçue pour être utilisée dans un moteur à turbine à gaz ayant une partie de soufflante et une partie de compresseur. La botte d'engrenage d'entrée est disposée entre la partie de soufflante et une extrémité avant de la partie de com- presseur. La boite d'engrenage d'entrée comporte un carter de boite d'engrenage agencé de façon à pouvoir être assem- blé de manière amovible à une partie de la partie de souf- flante. Le carter contient un engrenage horizontal de boite d'engrenage conçu pour s'adapter sur une denture horizontale de compresseur prévue sur l'extrémité avant de la partie de compresseur. Un engrenage vertical de boite d'engrenage engrène avec l'engrenage horizontal de boite d'engrenage pour produire une puissance utile motrice de la boite d'en- grenage. Un palier d'arbre principal est rigidement fixé dans le carter pour recevoir de manière amovible une partie arrière de l'engrenage horizontal de la boite d'engrenage et l'extrémité avant de la partie de compresseur. Le palier d'arbre principal constitue l'unique support pour l'engre- nage horizontal de la boite d'engrenage d'entrée et pour l'extrémité avant de la partie de compresseur. On monte le palier d'arbre principal dans le carter de la boite d'en- grenage avant l'assemblage de la botte d'engrenage d'entrée dans le moteur de turbine à gaz. La suite de la description se réfère aux figures annexées qui représentent respectivement: figure 1, une vue en coupe à l'état monté d'un mode de réalisation d'une boite d'engrenage d'entrée modu- laire de la présente invention en combinaison avec l'extré- mité avant d'une partie de compresseur; figures 2 et 3, des vues en coupe prises dans le même plan que la figure 1 qui montrent de manière plus détaillée les moyens d'accouplement amovibles de la figure 1. Sur la figure 1 à laquelle on se référera tout d'abord, on a désigné par la référence générale 10 un mode de réalisation d'une boîte d'engrenage d'entrée de la pré- sente invention. La boite d'engrenage d'entrée 10 est représentée en combinaison avec une partie de compresseur (représentée en partie en traits interrompus). La boîte d'engrenage d'entrée 10 comporte un carter 12 qui est assem- blé de manière amovible à une partie 14 du bâti de la souf- flante. La boite d'engrenage d'entrée 10 comprend un engre- nage horizontal 10H porté par le carter 12, conçu pour s'adapter à l'extrémité avant 32, c'est-à-dire au bout d'arbre, de la partie de compresseur 30. La boîte d'engre- nage d'entrée 10 comprend également un engrenage vertical classique 1OV qui engrène avec l'engrenage horizontal 1OH pour engendrer la puissance utile motrice sur l'arbre de sortie 24 de la boite d'engrenage 10. Un palier 18 d'arbre principal est rigidement dis- posé dans le carter 12, la bague de roulement extérieure 20 du palier 18 étant montée dans le carter 12. La bague de roulement intérieure 22 du palier 18 est disposée de façon à recevoir un prolongement 10'H dirigé vers l'arrière de l'engrenage horizontal 10H. Le bout d'arbre 32 de la partie de compresseur 30 est inséré dans l'engrenage horizontal 10H de telle sorte que le palier 18 constitue l'unique support de rotation de l'engrenage horizontal 1OH de la boite d'en- grenage 10 et du bout d'arbre 32. Pour accoupler en rota- tion l'engrenage horizontal 1OH avec le bout d'arbre hori- zontal 32 du compresseur 30 l'engrenage 10H est muni de dents ou cannelures fixes 1OG. Le bout d'arbre 32 est égale- ment muni d'une denture coopérante 32G. Des moyens d'accouplement, désignés par la réfé- rence générale 40, sont prévus pour adapter de manière amo- vible l'engrenage horizontal 10H sur le bout d'arbre 32. Les moyens d'accouplement 40 ont été plus clairement repré- sentés sur les figures 2 et 3. Les moyens d'accouplement 40 comprennent un écrou d'accouplement 42 ayant une partie d'extrémité avant 42A. La partie avant 42A est intérieurement filetée pour pouvoir se visser sur une partie 32S comportant un filetage correspon- dant du bout d'arbre 32. L'écrou d'accouplement 42 comprend une partie arrière 42B qui est intérieurement filetée mais en sens inverse du filetage de la première partie filetée 42A. L'écrou d'accouplement 42 comporte également au moins deux ouvertures radiales 43 prévues pour permettre le passage d'un outil à travers l'écrou. L'écrou d'accouplement 42 contient intérieurement deux écrous de blocage 44 et 46 qui permettent d'obtenir la caractéristique de montage/démontage avantageuse de la présente invention. L'écrou de blocage 44 comporte également au moins deux ouvertures radiales 45 pour permettre l'introduction d'un outil. Une fois que la boite d'engrenage 10 a été construite dans un milieu contrôlé, c'est-à-dire dans un atelier de montage de boites d'engre- nage, on monte l'écrou de montage 42, au moyen des écrous de blocage 44, 46, avec jeu, sur l'engrenage horizontal 10H, comme représenté sur la figure 3. A cet égard, on notera que, dans l'atelier de montage des boîtes d'engrenage, on monte l'écrou de blocage intermédiaire 44 libre, dans l'écrou d'accouplement 42. On visse, ensuite, l'écrou arrière 46, qui comporte un filetage correspondant à celui de la partie 42B et qui comporte une partie d'épaulement 46S, sur la partie arrière intérieurement filetée 42B de l'écrou d'accouple- ment 42. On visse ensuite l'ensemble formé par les trois écrous, à savoir l'écrou d'accouplement 42, l'écrou de blo- cage intermédiaire 44 et l'écrou de blocage arrière 46, sur l'engrenage horizontal 10H. Suivant un mode opératoire recom- mandé,on introduit un outil classique (non représenté) à travers l'ouverture 43 de l'écrou d'accouplement 42 de façon à l'introduire dans une ouverture 45 de l'écrou de blocage 44. On fait alors tourner solidairement les écrous 42 et 44 de façon à visser l'écrou de blocage 44 sur une partie filetée 50 de l'engrenage horizontal 10H. Ceci produit la disposition de verrouillage représentée sur la figure 3. On décrira maintenant de manière plus complète le fonctionnement du mode de réalisation des moyens d'accouple- ment amovibles représenté sur les figures 1 à 3. La rotation de l'écrou d'accouplement 42 dans le sens des aiguilles d'une montre (en regardant vers la par- tie de compresseur 30) a pour effet que le compresseur 30 est amené (voir la flèche) dans la position assemblée avec la partie de soufflante 14 (qui comporte le module 10 de boîte d'engrenage d'entrée). Inversement, lorsqu'on fait tourner l'écrou d'accouplement 42 en sens inverse des aiguilles d'une montre, ceci a pour effet de repousser la partie de compresseur 30 en éloignement de la boîte 10 d'en- grenage d'entrée (voir la flèche) et, par conséquent, en éloignement de la partie soufflante 14. Ainsi, les moyens d'accouplement 40 permettent de monter la boîte 10 d'engre- nage d'entrée sur le bout d'arbre du compresseur ou de l'en retirer. On peut effectuer la mise en place ou le retrait de la boîte d'engrenage 10 d'une manière simple et commode à partir de l'extrémité arrière (non représentée) de la partie de compresseur 30 en introduisant un outil approprié dans et à travers l'arbre du compresseur. Il suffit que cet outil vienne en appui contre l'écrou d'accouplement 42 des moyens d'accouplement 40. A cet égard, on notera, qu'il est préférable de munir les moyens d'accouplement 40 d'encoches de face dans lesquelles un tel outil rotatif (non représenté) peut facilement s'engager. Dans la boite d'engrenage d'entrée de la présente invention, on utilise le carter de la boîte d'engrenage pour monter la bague de roulement extérieure du palier de butée principal du moteur et on utilise un prolongement longitu- dinal de l'engrenage menant horizontal pour porter la bague de roulement intérieure du palier de butée principal du générateur de gaz du moteur. Un avantage de la boite d'en- grenage de la présente invention réside dans le fait qu'elle supprime la nécessité d'avoir à utiliser un palier support /z de boite d'engrenage séparé pour l'engrenage menant horizon- tal. En outre, on supprime l'emploi d'accouplements d'en- trainement difficiles à monter entre l'engrenage horizontal et le bout d'arbre du compresseur. Comme précédemment indi- qué, avec la boîte d'engrenage de la présente invention, l'accouplement rigide d'entraînement à cannelures n'est pas l'objet d'une usure due au défaut d'alignement, telle que celle qu'on constate dans le type de boite d'engrenage qui comporte son propre palier horizontal de botte d'engrenage. On peut assembler l'ensemble du module 10 de boite d'engre- nage de la présente invention dans un atelier de montage d'engrenage o un étroit contrôle des processus d'assem- blage peut être constamment effectué. Ceci doit être mis en opposition avec le type d'assemblage qui est généralement effectué dans un atelier de montage de moteurs. Il en résulte que l'assemblage du module de boîte d'engrenage dans un milieu soigneusement contrôlé économise un temps précieux de montage du moteur et contribue à assurer la réalisation d'un assemblage correct. En outre, l'emploi de la boite d'engrenage d'entrée de la présente invention permet d'ef- fectuer le montage et le démontage de la partie de compres- seur sans qu'il soit nécessaire de démonter les parties individuelles de la partie de soufflante. On peut monter et démonter la boîte d'engrenage d'entrée soit à partir de l'extrémité avant soit à partir de l'extrémité arrière du moteur. REVENDICATIONS 1. Boîte d'engrenage d'entrée modulaire conçue pour être utilisée dans un moteur à turbine à gaz ayant une partie de soufflante et une partie de compresseur, cette boîte (10) d'engrenage d'entrée étant disposée entre la par- tie de soufflante et une extrémité avant (32) de la partie de compresseur, boite d'engrenage d'entrée caractérisée en ce qu'elle comporte: un carter (12) de boite d'engrenage d'entrée agencé de façon à pouvoir être assemblé de manière amovible à une partie (14) de la partie de soufflante, ce carter contenant: a. un engrenage horizontal (10H) de boîte d'en- grenage agencé de façon à s'adapter de manière amovible sur une denture horizontale de compresseur formée sur l'extré- mité avant de la partie de compresseur; b. un engrenage vertical (10V) de boîte d'engre- nage agencé de façon à engrener avec l'engrenage horizontal de boîte de vitesse et à produire une puissance utile motrice de la boite d'engrenage d'entrée; c. un palier (18) d'arbre principal rigidement monté dans le carter pour recevoir de manière amovible une partie arrière (10'H) de l'engrenage horizontal de boite d'engrenage et l'extrémité avant de la partie de compres- seur, le palier d'arbre principal constituant le seul sup- port de l'engrenage horizontal de la boîte d'engrenage d'entrée et de l'extrémité avant de la partie de compresseur, le palier d'arbre principal étant monté dans le carter de boite d'engrenage avant le montage de la boîte d'engrenage dans le moteur à turbine à gaz. 2. Boite d'engrenage d'entrée modulaire selon la revendication 1, caractérisée en ce que le palier (18) d'arbre principal comporte une bague de roulement extérieure (20) et une bague de roulement intérieure (22), la bague de roulement extérieure étant rigidement assemblée au carter (12) de boîte d'engrenage et la bague de roulement inté- rieure (22) étant montée autour de la partie arrière (10'H) de l'engrenage horizontal (10H). 3. Boite d'engrenage d'entrée modulaire selon la revendication 2, caractérisée en ce que la partie arrière (10'H) de l'engrenage horizontal (10H) comporte des moyens pour recevoir intérieurement l'extrémité avant (32) de la partie de compresseur. 4. Boite d'engrenage d'entrée modulaire selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens d'accouplement (40) pour accoupler de manière amovi- ble l'engrenage horizontal de la boite d'engrenage avec l'extrémité avant de la partie de compresseur. 5. Botte d'engrenage d'entrée modulaire selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'extrémité avant (32) de la partie de compresseur (30) est extérieurement filetée et en'ce que les moyens d'accouplement (40) compor- tent plusieurs écrous de blocage (42, 44, 46). 6. Botte d'engrenage d'entrée modulaire selon la revendication 5, caractérisée en ce que les moyens d'accou- plement (40) à plusieurs écrous de blocage comprennent: a. un écrou d'accouplement (42) qui comporte une première partie avant (42A) intérieurement filetée conçue pour se visser sur l'extrémité avant filetée (32S) de la partie de compresseur et qui comporte également une seconde partie (42B) arrière intérieurement filetée, le filetage de cette seconde partie étant orienté en sens inverse de celui de la première partie filetée; b. un second écrou de blocage (44) monté libre à l'intérieur de l'écrou d'accouplement entre les parties avant et arrière de ce dernier pour se visser sur une partie extérieurement filetée de l'engrenage horizontal (10H); et c. un troisième écrou de blocage (46) comprenant une partie extérieurement filetée conçue pour se visser sur la seconde partie intérieurement filetée de l'écrou d'accou- plement. 7. Botte d'engrenage d'entrée modulaire selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'écrou d'accouple- ment (42) comprend plusieurs fentes de face (45) conçues pour permettre l'adaptation d'un instrument rotatif. 8. Boîte d'engrenage d'entrée modulaire selon la revendication 7, caractérisée en ce que la rotation de l'écrou d'accouplement (42) dans une première direction provoque le déplacement de l'extrémité avant (32) de la partie de compresseur (30) en position de fonctionnement avec la partie de soufflante et la rotation de l'écrou d'accouplement dans le sens inverse permet à l'extrémité avant de la partie de compresseur d'être retirée de la partie de soufflante.