Brevet FR2556413A1 — publié le 19850614

La présente invention concerne d'une façon générale des structures de moteurs à turbines comportant des dispositifs pour entraîner mécaniquement des accessoires tels que des pompes, et elle a trait plus particulièrement à un dispositif d'entraînement d'accessoire utilisant un mécanisme à train planétaire pour entratner l'accessoire. Il existe de nombreux mécanismes connus pour entrainer mécaniquement des accessoires tels que des pompes à combustible, des pompes à lubrifiant, des pompes de refroidissement, des générateurs et analogues, par un moteur à turbine. Typiquement, une transmission mécanique est entrainée par l'arbre de turbine et, puisque la vitesse de l'arbre de turbine est sensiblement plus grande que la vitesse à laquelle l'accessoire peut être entraîné, la transmission comprend un réducteur de vitesse pour entratner l'accessoire à une vitesse de marche normale. Le mécanisme de réduction de vitesse de transmission comprend souvent un mécanisme à engrenages qui est logé dans un bottier lui même fixé sur le carter extérieur du moteur à turbine. Le volume, le poids et les dimensions de tels mécanismes peuvent sensiblement augmenter le volume, le poids et les dimensions de l'installation comportant le moteur à turbine. De tels inconvénients sont particulièrement apparents quand l'engrenage monté sur l'arbre de turbine de façon à tourner avec lui est accouplé à un engrenage mené de la transmission, qui est monté de façon à tourner autour d'un axe s'étendant radialement vers l'extérieur à partir de l'arbre de turbine. Bien qu'un tel agencement permette de monter un accessoire de turbine sur le côté extérieur du carter de turbine, il augmente sensiblement la largeur et le volume hors-tout de l'installation comportant le moteur à turbine. Un dispositif connu comportant un mécanisme réducteur de vitesse placé à l'intérieur du carter de turbine proprement dit a été décrit dans le brevet US n 2 951 631. Ce brevet décrit un système à train planétaire disposé dans l'étagecompresseur du moteur à turbine. La couronne dentée comprend plusieurs aubes qui sont disposées entre les périphéries intérieure et extérieure de la couronne de façon que celle-ci puisse être disposée transversalement à l'entrée de fluide du compresseur. Une telle structure est désavantageuse pour la raison que le système à train planétaire influence l'écoulement du fluide au travers du compresseur. En outre l'inclusion d'aubes dans les engrena- ges augmente sensiblement le poids et le volume des engre- nages. En conséquence, une telle structure introduit des pertes d'énergie qui réduisent le rendement du moteur à turbine. En outre une telle structure complexe augmente-le co t et la complexité de fabrication de l'appareillage. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients mentionnés ci-dessus en créant un mécanis- me à train planétaire servant à entrainer un accessoire et qui est entrainé par, mais espacé de la partie-compresseur du moteur à turbine. Plus particulièrement, le moteur à turbine comprend un carter pourvu d'une ouverture ou orifice d'admission aligné radialement en avant du compresseur, tandis qu'un arbre s'étend axialement vers l'avant à partir du compresseur de façon à entraîner le mécanisme à engrena- ges. Le mcanisme à engrenage coporte une couronne planétaire dentée pourvue d'une denture extérieure qui est placée axialement en avant de l'ouverture d'admission du carter de turbine. Le carter de turbine comporte également au moins une ouverture adjacente à la denture extérieure de la couronne au travers de laquelle un élément mené d'un acces- soire peut entrer en prise avec la denture extérieure de la couronne. De préférence l'accessoire comporte un bottier qui ferme pratiquement l'ouverture ménagée dans le carter. Puisque le mécanisme à engrenages est séparé de la partie-compresseur et de la partie-turbine du moteur à turbine, la partie de carter qui contient le mécanisme à engrenages peut avoir une largeur radiale sensiblement inférieure à celle des mécanismes d'entratnement d'accessoi- res connus. En conséquence la largeur du moteur à turbine y compris les accessoires fixés sur celui-ci, peut être sensiblement inférieure à celle des moteurs à turbines connus sur lesquels sont montés des accessoires entratnés. En outre, puisque le système à engrenages n'est pas placé radialement dans une position adjacente ou intérieure aux parties de la structure de turbine définissant les passages d'écoulement au travers du compresseur ou de la turbine du moteur, le mécanisme à engrenages ne gêne pas l'écoulement des fluides au travers du moteur et les parties peuvent être sensiblement plus légères et moins volumineuses que les systèmes d'entraînement à trains planétaires connus. En outre le carter de turbine peut être pourvu d'ouvertures s'étendant sensiblement autour de toute la périphérie de la denture extérieure de la couronne de manière à pouvoir entrainer au moyen d'une seule couronne tout nombre désiré d'accessoires. Puisque l'application réelle du moteur à turbine, et le nombre d'accessoires nécessaires, ne sont souvent pas connus au moment de la fabrication du moteur proprement dit, le carter du moteur à turbine est de préfé- rence agencé de façon à comporter une pluralité d'ouvertures adjacentes à la couronne et qui peuvent être aisément masquées ou utilisées le cas échéant. Un autre avantage de la présente invention consiste en ce que le moteur à turbine comportant des accessoires a une largeur réduite, cette dimension pouvant être plus critique que la longueur de la turbine, notamment dans des turbines utilisées dans un avion. En outre un aligr.ement des dispositifs d'entraînement d'accessoires parallèlement à l'axe de turbine élimine la génération de couples autour d'axes perpendiculaires à l'axe de l'arbre de turbine. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la Fig. 1 est une vue en perspective d'un moteur à turbine agencé conformément à la présente invention; la Fig. 2 est une vue de face du moteur à turbine représenté sur la fig. 1; la Fig. 3 est une vue en coupe faite sensiblement suivant la ligne 3-3 de la fig. 2; la Fig. 4 est une vue en coupe faite sensiblement suivant la ligne 4-4 de la fig. 2; et la Fig. 5 est une vue er. coupe faite sensiblement suivant la ligne 5-5 de la fig. 2. On va maintenant donner une description détaillée du mode préféré de réalisation de la présente invention. En considérant d'abord la Figure 1, on voit que le moteur à turbine 10 conforme à la présente invention comprend un carter de turbine 12 comportant une partie 24 sur laquelle sont montés des bottiers d'accessoires 14 et 16. Le carter 12 comprend une admission d'air 18 et une sortie de gaz d'échappement 20. L'entrée 18 comporte une pluralité d'orifices 22 alignés radialement et qui reçoivent l'air ambiant qui est dirigé vers le compresseur logé dans le carter de turbine 12. La partie 24 du carter de turbine contient le mécanisme à engrenages servant à entraIner les accessoires logés dans les bottiers 14 et 16. Comme le montre mieux la Fig. 3, la partie de carter 24 renferme un mécanisme à train planétaire 26. Ce mécanisme comprend un arbre 28 aligné axialement avec le tourillon avant 30 du compresseur et disposé coaxialement par rapport à celui-ci. L'autre extrémité de l'arbre 28 comprend des dents 32 s'étendant radialement et en prise avec des dents périphériques de l'engrenage 34. Les dents prévues-sur la périphérie de l'engrenage 34 sont à leur tour en prise avec les dents prévues à une extrémité de 1' anneau 36. L'anneau 36 comprend une partie 38 en forme de voile ou manchon conique qui s'étend axialement vers l'arrière et radialement vers l'intérieur à partir de l'anneau denté 36. L'autre extrémité du voile 38 est fixée sur un manchon 40 adapté pour tourner autour de l'arbre 28. Le manchon 40 comprend des dents 42 s'étendant radialement et adaptées pour entrer en prise avec un autre engrenage 44. L'engrenage 44 est à son tour en prise avec une denture périphérique intérieure 46 prévue sur la couronne 48. Cette couronne 48 comprend un corps 50 s'étendant axialement et assurant la liaison de la denture périphérique intérieure 46 avec la denture périphérique extérieure 52. En considérant maintenant la Fig. 2, on voit que la denture périphérique extérieure 52 de la couronne 48 est logée à l'intérieur du carter 12, du fait que la périphé- rie de la partie de carter 24 est placée radialement à l'extérieur de la denture extérieure 52 de la couronne. Le carter comprend en outre des parties 54, 56 et 58 faisant saillie radialement et qui sont usinées de façon à former des surfaces de fixation respectives 60, 62 et 64. Les parties en saillie 54, 56 et 58 sont formées périphériquement autour d'ouvertures ménagées dans le carter 12 et par l'inter- médiaire desquelles des éléments menés se trouvant dans les accessoires peuvent pénétrer dans le carter 12 et entrer en prise avec la denture 52 de la couronne 48. Bien qu'on ait représenté dans le carter 12 de la Fig. 2 trois ouvertures et des surfaces de fixation correspondantes, il va de soi qu'on peut prévoir tout nombre désiré desdites ouvertures et parties en saillie pratiquement dans toute position désirée sur la périphérie du carter 12 à l'intérieur de la partie 24. En considérant encore la Fig. 2, on voit qu'un bottier d'accessoire 14 comporte une surface de montage 66 adaptée pour s'appliquer contre la surface 60 du carter 12. De façon analogue, un bottier d'accessoire 16 comprend une surface de montage 68 destinée à être fixée sur le carter 12. En outre, du fait que le nombre d'accessoires à entraîner par des turbines n'a pas toujours été prédéterminé lorsque la turbine a été fabriquée, des ouvertures d'accès non utilisées peuvent être obturées par une plaque de fermeture, comme la plaque 70 qui est représentée boulonnée de façon étanche contre la partie en saillie 58 par application contre la surface de fixation 64. Sur la Fig. 4, on a représenté l'intérieur du bottier d'accessoire 14. En ce qui concerne la présente invention, le bottier 14 supporte de façon tournante l'engre- nage 74 qui, comme le montre mieux la fig. 2, sort en partie à l'extérieur du bottier 14 au travers d'une ouverture ménagée dans celui- ci de façon à se placer en correspondance à la couronne 48 située dans le carter 12. L'engrenage 74 est accouplé à l'accessoire 75 à entrainer. En outre l'engrenage 74 est à son tour en prise avec un engrenage 76 dans une partie intermédiaire 78 du bottier. L'engrenage 76 comprend un embout 80 monté à rotation dans le bottier 78 et s'éten- dant vers l'extédeur à partir d'une extrémité de ce bottier 78. Une poulie d'entraînement 82 fixée sur l'extrémité dépassante de l'embout 80 constitue un moyen externe servant à entratner un accessoire additionnel qui peut être accouplé fonctionnellement à la poulie 82. En outre l'engrenage 76 est a son tour en prise avec un engrenage 84 placé dans le bottier d'accessoire inférieur 86. L'engrenage 84 peut être relié fonctionnellement à un autre accessoire, comme la pompe 88. Il est évident que, bien que seulement l'engre- nage mené 74 soit fonctionnellement en prise avec la couronne 48, les autres bottiers 78 et 86 peuvent être fixés périphériquement dans des positions circonférentielle- ment espacées autour du carter 12, tout en étant encore entrainés par le mécanisme à train planétaire du moteur. Néanmoins, on se rend compte également que des liaisons directes supplémentaires avec la couronne 48 correspondent ainsi à une caractéristique importante de la présente invention. De toute manière, aussi bien des accessoires entrainés directement que des accessoires entratnés indirec- tement servent à réduire au minimum la largeur du moteur à turbine lorsqu'ils sont répartis circonférentiellement autour du carter de turbine, et notamment puisque le diamètre de la partie de carter de turbine 24 peut avoir un diamètre réduit lorsque le mécanisme à engrenages 26 est agencé comme décrit ci-dessus. En considérant maintenant la figure 5, on voit qu'il est prévu à l'intérieur du bottier d'accessoire 16 des moyens pour supporter de façon tournante un engrenage 90 dans celui-ci. L'engrenage 90 sort en partie du bottier 16 par l'intermédiaire d'une ouverture ménagée dans celui-ci afin d'entrer en prise avec la couronne 48 située dans le carter 12. Les dents de l'engrenage 90 sont en prise avec les dents de l'engrenage 92 qui est lui-même en prise avec l'engrenage 94 qui est verrouillé sur l'arbre 96 sortant à l'extérieur du générateur 98. Bien que le manchon denté 94 s'étende axialement vers l'arrière à partir des dents d'engrenage 93, on peut également considérer qu'il s'étend axialement vers l'avant des dents d'engrenage 93. En consé- quer.ce, lorsque la plaque 100 du carter est enlevée de la structure de bottier restante, le manchon denté 94 peut être relié à un dispositif placé en avant de ce manchon 94, ainsi qu'au générateur placé en arrière du manchon 94. En considérant encore la Fig. 5, on peut voir que l'engrenage 90 est fixé coaxialement sur un rotor de pompe 102 à l'intérieur d'un bâti de pompe 104 qui est incorporé au bottier 16. L'élément mené, à savoir l'engrenage , assure un actionnement direct de la pompe tandis que l'engrenage 92 règle la vitesse de rotation des accessoires accouplés au manchon denté 94. En considération des caractéristiques structu- rales importantes de la présente invention qui ont été décrites ci-dessus, on se rend compte que l'utilisation du dispositif d'entratnement d'accessoires offre plusieurs avantages. En particulier, au moins un accessoire peut être entratné directement par la couronne dentée conforme à la présente invention, à une vitesse sensiblement réduite par rapport à la vitesse du compresseur du moteur à turbine, de telle sorte que des accessoires additionnels fonction- nent à une vitesse normale. On se rend compte également que les éléments menés en prise avec la couronne peuvent être amenés en prise avec des engrenages de réduction ou d'augmen- tation de vitesse comme respectivement les engrenages 78 ou 94. Néanmoins, la structure du carter de turbine conforme à la présente invention permet de monter des accessoires en de nombreuses positions circonférentielles autour du carter de turbine, suivant ce qui est désiré pour établir une liaison directe entre la couronne dentée et l'engrenage mené d'un accessoire. Un autre avantage consiste en ce que des accessoires relativement gros peuvent être directement accouplés à la couronne du train planétaire et peuvent être par conséquent placés dans des positions étroitement adja- centes à la périphérie du carter de turbine, tandis que de petits accessoires peuvent être positionnés à l'extérieur du carter et être indirectement accouplés avec la couronne sans que la largeur du moteur à turbine soit sensiblement augmen- tée. En outre, puisque le système à train planétaire est espacé de la partie-compresseur et de la partie-turbine du moteur à turbine, les engrenages peuvent être réalisés plus compacts que dans des mécanismes d'entralnement d'acces- soires connus. Egalement il est à noter que l'anneau denté denté 36 comporte un voile s'étendant axialement et incliné radialement vers l'intérieur et qu'elle permet une réduction sensible de la largeur radiale du train planétaire en servant ainsi à réduire la section droite du carter 24-contenant le train planétaire. En conséquence, dans une application o il est souhaitable d'avoir une largeur minimale du moteur à turbine, le moteur à turbine équipé du mécanisme d'entratne- ment d'accessoires conforme à la présente invention permettra d'obtenir une réduction substantielle d'encombrement et par conséquent de gros avantages par rapport aux mécanismes d'entralnement d'accessoires de moteurs à turbines de l'art antérieur. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Système d'entraînement d'accessoires dans un moteur à turbine, comprenant un carter de turbine (12) pourvu d'une ouverture d'admission (22) alignée radialement, ainsi qu'un compresseur monté dans ledit carter (12), système caractérisé en ce qu'il est prévu un arbre (28) monté dans ledit carter (12) et s'étendant axialement vers l'avant à partir du compresseur, une cou- ronne dentée (48) d'un train planétaire comportant une denture extérieure (52) placée en avant de ladite ouver- ture d'admission alignée radialement, des moyens (32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46) pour lier mécaniquement,dans une relation d'entraînement, ladite couronne (48) audit arbre (28), ces moyens de liaison comprenant un mécanis- me à train planétaire (26) logé dans ledit carter (12), au moins un orifice ménagé dans ledit carter (12) dans une zone adjacente à la denture extérieure (52) de la- dite couronne (48), au moins un moyen d'entraînement d'accessoire pour transmettre une force mécanique de ladite couronne (48) à un accessoire (75) comportant un élément mené (74) adapté pour entrer en prise avec la denture extérieure (52) de ladite couronne (48), et des moyens pour monter le moyen d'entraînement d'accessoire correspondant sur ledit carter (12) de manière que ledit élément mené (74) entre en prise avec ladite denture extérieure (52) de ladite couronne (48) au travers de l'orifice correspondant ménagé dans le carter (12). 2. Système selon la revendication 1, caracté- risé en ce que ledit moyen (74) d'entraînement d'acces- soire (75) est monté dans un boîtier (14), en ce que ladite couronne (48) est complètement logée à l'intérieur dudit carter (12) et en ce que ledit élément entraîné s'étend au moins en partie à l'extérieur dudit bottier (14). 3. Système selon la revendication 1, caracté- risé en ce qu'au moins une partie (24) dudit carter (12) a une forme sensiblement cylindrique et en ce que ladite couronne (48) est disposée dans ladite partie (24) de forme sensiblement cylindrique. 4. Système selon la revendication 3, caracté- risé en ce qu'il est prévu au moins deux orifices espa- cés circonférentiellement, en ce qu'au moins un moyen d'entraînement d'accessoire (74) est monté sur un des- dits orifices et en ce qu'il est en outre prévu un moyen (70) pour recouvrir au moins un autre desdits orifices, ce moyen (70) étant fixé sur le carter (12). 5. Système selon la revendication 2, carac- térisé en ce que ledit bottier (14) comprend une partie de fermeture de l'orifice correspondant. 6. Système selon la revendication 1, carac- térisé en ce que ledit élément entraîné est un engrenage (74) monté à rotation dans ledit bottier (14) et en ce que l'axe de rotation dudit engrenage (74) est parallèle à l'axe de rotation de ladite couronne (48). 7.Système selon la revendication 1, caracté- risé en ce que ledit mécanisme à train planétaire (26) comprend un manchon denté (40), monté coaxialement sur l'arbre (28) de manière à tourner autour de lui, et un anneau denté (36) qui comporte une partie en forme de manchon conique (38) reliant ledit manchon denté (40) et ledit anneau denté (36). 8. Système selon la revendication 7, caracté- risé en ce que ledit mécanisme à train planétaire (26) comprend en outre au moins un engrenage intermédiaire 1 1 (44) en prise avec ledit manchon denté (40) et avec une denture intérieure (46) de ladite couronne annulaire (48) qui comporte une partie (50) s'étendant axialement, présentant ladite denture intérieure (46) à une extré- mité axiale et ladite denture extérieure (52) à son autre extrémité axiale. 9. Système selon la revendication 1, caracté- risé en ce qu'il comprend en outre un moyen pour l'en- tratnement dudit arbre (28)par ledit compresseur. 10. Système selon la revendication 9, carac- térisé en ce que ladite turbine comprend un compresseur pourvu d'un tourillon avant (30) monté à rotation dans ledit carter (12) et en ce que ledit arbre (28) est ali- gné axialement avec ledit tourillon (30) et est fixé sur celui-ci. 11. Système selon la revendication 1, carac- térisé en ce qu'il est prévu sur la périphérie intérieure de la couronne (48) une denture intérieure (46) et en ce que cette couronne comprend en outre un corps (50) al- longé axialement de façon que la denture extérieure (52) de la couronne soit espacée axialement de la denture intérieure (46).