Brevet FR2662756A1 — publié le 19911206

DISPOSITIF DE TRANSMISSION ETANCHE ENTRE DEUX ARBRES COAXIAUX MONTES DANS DES BOITIERS FIXES L'UN A L'AUTRE, AUTORISANT UNE INTERVENTION RAPIDE NOTAMMENT EN CAS DE FUITE. DESCRIPTION L'invention concerne un dispositif de transmis- sion étanche permettant d'accoupler deux arbres coaxiaux tels que l'arbre de sortie d'un boîtier d'engrenage d'une turbo-machine et l'arbre d'entrée d'un équipement tel qu'une pompe à carburant actionnée par cette turbo-ma- chine. Comme l'illustre partiellement et de façon très schématique la figure 1, la puissance engendrée dans les réacteurs équipant les aéronefs est également utilisée pour entraîner différents équipements annexes tels que des pompes à carburant, des alternateurs ou des généra- trices, etc A cet effet, l'arbre moteur 10 lié au rotor de la turbine haute pression entraîne, par l'intermédiai- re de deux pignons de renvoi conique 12 et 14, un arbre 16 orienté selon une direction sensiblement radiale par rapport à l'axe de l'arbre 10 A son extrémité opposée, située à l'extérieur du réacteur, l'arbre 16 entraîne un arbre 18, orienté parallèlement à l'arbre 10, par l'intermédiaire de deux pignons de renvoi coniques 20 et 22 Cet arbre 18 entraîne à son tour un arbre de sor- tie 24 qui lui est parallèle, par l'intermédiaire de deux engrenages droits 26 et 28 Ces derniers engrenages sont placés à l'intérieur d'un boîtier d'engrenages 30 qui est fixé, par exemple, sur l'enveloppe extérieure 32 du réacteur Le boîtier 34 d'un équipement tel qu'une pompe à carburant est fixé par exemple au moyen de vis sur le boîtier d'engrenages 30, de telle sorte qu'un arbre d'en- trée 36 de cet équipement soit placé dans le prolongement de l'arbre de sortie 24. Dans ce montage conventionnel, un premier joint d'étanchéité est placé entre Le boîtier d'engrenages 30 et L'arbre de sortie 24 afin de confiner L'huile contenue dans le boîtier d'engrenages et un deuxième joint d'étan- chéité est placé entre Le boîtier d'équipement 34 et L'arbre d'entrée 36, afin de confiner Le fluide (par exemple Le carburant) contenu dans ce boîtier En outre, une cavité reliée à un drain est formée entre le boîtier et le boîtier de l'équipement 34, pour recueillir l'un ou l'autre des fluides en cas de fuite des joints d'étan- chéité et éviter Leur migration vers Le boîtier ou vers l'équipement. Par ailleurs, l'arbre de sortie 24 ainsi que l'arbre d'entrée 36 sont généralement des arbres creux dont les extrémités situées en vis-à-vis l'une de l'autre sont solidarisées en rotation par un arbre de liaison canelé muni d'une zone fusible de moindre résistance destinée à éviter les dommages secondaires en cas de grippage de L'équipement Cette disposition est illus- trée, notamment, par Le document FR-A-1 521 603. Dans l'agencement conventionnel qui vient d'être décrit, l'apparition d'une fuite sur l'un ou l'au- tre des deux joints d'étanchéité ou la rupture de l'arbre de liaison sous L'effet d'un surcouple ou d'un phénomène de fatigue, nécessite de désolidariser l'équipement 34 du boîtier d'engrenages 30 Cette, opération se traduit par un temps de réparation extrêmement long qui conduit, lorsqu'il intervient avant un vol, à retarder ou même à annuler ce dernier. L'invention a précisément pour objet un dispo- sitif de transmission étanche permettant d'accoupler Les arbres de sortie et d'entrée alignés, par exemple d'un boîtier d'engrenages et d'un équipement fixé sur ce boî- tier, de telle sorte qu'une intervention due à une fuite d'un joint d'étanchéité ou à la rupture d'un arbre de liaison sous L'effet de la fatigue puisse être effectuée très rapidement sans nécessiter le démontage de l'équi- pement, et en évitant par conséquent toutes les autres opérations de maintenance associées à ce démontage, tel- les que le contrôle de l'étanchéité et le contrôle des réglages. Conformément à l'invention, ce résultat est obtenu au moyen d'un dispositif de transmission étanche entre un premier arbre monté dans un premier boîtier et un deuxième arbre sensiblement aligné avec le premier arbre et monté dans un deuxième boîtier fixé sur le pre- mier boîtier, caractérisé par le fait que, le premier arbre étant tubulaire, le deuxième boîtier comporte une excroissance tubulaire qui traverse le premier boîtier, à l'intérieur du premier arbre, et qui fait saillie dans une cavité délimitée par un couvercle fixé sur le premier boîtier, à l'opposé du deuxième boîtier, par des moyens de fixation démontables; le deuxième arbre comportant, à l'intérieur de ladite excroissance tubulaire, un pro- longement dont l'extrémité est reliée en rotation à l'extrémité adjacente du premier arbre par un organe d'entraînement démontable, cet organe d'entraînement coopérant avec l'extrémité de ladite excroissance tubu- laire située dans la cavité, par l'intermédiaire de moyens d'étanchéité démontables, de telle sorte que l'or- gane d'entraînement et les moyens d'étanchéité peuvent être démontés, après dépose du couvercle, sans démontage du deuxième boîtier. Avantageusement, l'organe d'entraînement com- porte au moins une zone de moindre résistance mécanique. Dans un mode de réalisation préféré de l'inven- tion, l'organe d'entraînement comporte une pièce formant plateau montée sur l'extrémité du prolongement du deu- xième arbre par des premiers moyens de liaison en rota- tion et en translation, une pièce tubulaire entourant l'extrémité de ladite excroissance tubulaire située dans la cavité et reliée au premier arbre par des deuxièmes moyens de Liaison en rotation, et des moyens de fixation démontables de La pièce formant plateau sur la pièce tubulaire. Le prolongement du deuxième arbre peut notam- ment être constitué par un arbre de Liaison séparé, en prise avec Le deuxième arbre par des moyens de liaison en rotation Cet arbre de liaison comporte alors avanta- geusement, à L'intérieur du deuxième boîtier, un disque qui coopère avec ce dernier pour constituer une butée axiale qui fournit la retenue axiale du deuxième arbre, soumis aux efforts engendrés par la pression régnant dans le deuxième boîtier. Dans une application privilégiée de l'inven- tion, le premier arbre est un arbre de sortie solidaire d'un engrenage d'entraînement monté dans le premier boî- tier et le deuxième arbre est L'arbre d'entrée d'un équi- pement monté dans Le deuxième boîtier. On décrira maintenant, à titre d'exemp Le non limitatif, un mode de réalisation préféré de l'invention, en se référant aux dessins annexés, dans lesque Ls: la figure 1, déjà décrite, représente de façon très schématique un réacteur d'aéronef muni d'équi- pements reliés à l'arbre du réacteur par un mécanisme de transmission conventionnel; La figure 2 est une vue en coupe représen- tant à plus grande échelle un dispositif de transmission étanche conforme à L'invention, servant à transmettre à L'arbre d'entrée d'un équipement Le mouvement de rota- tion d'un arbre de sortie coaxial d'un boîtier d'engrena- ges; et la figure 3 est une vue en coupe illustrant de façon très schématique une intervention sur Le dispo- sitif de transmission étanche représenté sur La figure 2. Sur les figures 2 et 3 illustrant le dispositif de transmission étanche de l'invention, les pièces et Les organes remplissant les mêmes fonctions que les piè- ces et les organes utilisés dans le dispositif de trans- mission conventionnel décrit précédemment en se référant à la figure 1 sont désignés par les mêmes chiffres de références augmentés de 100. Ainsi, sur la figure 2, la référence 130 dési- gne un boîtier d'engrenages, dont deux parois opposées 130 a et 130 b supportent de façon rotative, par l'intermé- diaire de deux paliers à roulements 131, un arbre de sortie creux 124 Cet arbre de sortie 124 traverse de part en part le boîtier d'engrenages 130 et supporte à l'intérieur de ce dernier un engrenage droit 128 qui est en prise avec un autre engrenage droit 126 fixé sur un autre arbre 118 (figure 3) orienté parallèlement à l'ar- bre creux 124. Une bride 134 a formée sur le boîtier 134 d'un équipement tel qu'une pompe à carburant est fixée, par exemple au moyen de vis 138, sur la paroi 130 a du boîtier d'engrenages 130, qui est orientée radialement par rap- port à l'axe XX' de l'arbre creux 124 Le boîtier d'équi- pement 134 comporte également une couronne de centrage 134 b qui pénètre dans un embrèvement formé dans la paroi 130 a et centré sur l'axe XX' Cette couronne de centrage 134 b comporte une gorge extérieure dans laquelle est reçu un joint d'étanchéité torique 140 en contact étanche avec la surface intérieure de l'embrèvement formée dans la paroi 130 a. Le boîtier d'équipement 134 comporte de plus, conformément à l'invention, une excroissance tubulaire 134 c centrée sur l'axe XX' et placée à l'intérieur de l'arbre creux 124 Cette excroissance tubulaire 134 c se prolonge au-delà de l'arbre creux 124 et de la paroi 130 b du boîtier d'engrenages 130, orientée radialement par rapport à l'axe XX', à l'intérieur d'une cavité 142 déLi- mitée par un couvercle 144 Plus précisément, ce couver- cle 144 comporte une bride 144 a par laquelle il est fixé de façon démontable, au moyen par exemple de vis 146, sur la paroi 130 b du boîtier d'engrenages 130 Un joint d'étanchéité torique 148 reçu dans une gorge annulaire formée dans la bride 144 a assure l'étanchéité du couver- cle 144 et avec l'extérieur. Une couronne 180, fixée sur la face extérieure de la paroi 130 b, par exemple au moyen de vis 182, permet de maintenir un joint d'étanchéité magnétique 184 en contact étanche avec la surface extérieure de l'extrémité adjacente de l'arbre tubulaire 124 et avec la couronne , cette dernière étant elle-même en contact étanche avec la paroi 130 b Ce joint 184 assure l'étanchéité du boîtier 130. Un arbre d'entrée 136, disposé coaxialement à l'axe XX' lorsque le boîtier d'équipement 134 est fixé sur le boîtier d'engrenages 130, est monté de façon rota- tive dans le boîtier d'équipement 134 par l'intermédiaire de paliers (non représentés) L'extrémité de cet arbre d'entrée 136 tournée vers le boîtier d'engrenages 130 est tubulaire et comporte des cannelures intérieures 136 a qui sont en prise avec des cannelures 150 a formées sur un arbre de liaison 150 centré sur l'axe XX' et disposé à l'intérieur de l'excroissance tubulaire 134 c du boîtier d'équipement 134 A l'intérieur de ce boîtier 134, l'ar- bre de liaison 150 comporte un flasque 150 b qui est en appui contre la surface intérieure du boîtier d'équipe- ment 134 et constitue une butée axiale 152. L'extrémité opposée de l'arbre de liaison 150, qui fait saillie au-delà du prolongement 134 c du boîtier d'équipement 134, comporte successivement, en se rappro- chant du bout, des cannelures 150 c et un filetage 150 d. L'arbre de liaison 150 est ainsi solidarisé en rotation et en translation d'une pièce formant plateau 154 équipé intérieurement de cannelures 154 a complémentaires des cannelures 150 c Cette pièce formant plateau est mainte- nue axia Lement sur l'arbre de liaison 150 par un écrou 156 vissé sur le filetage 150 d, une rondelle 158 étant avantageusement interposée entre l'écrou 156 et la pièce formant plateau 154. A sa périphérie, la pièce formant plateau 154 est fixée de façon démontable, par exemple au moyen de boulons 160, sur une bride formée à l'extrémité d'une pièce tubulaire 162 entourant l'extrémité de l'excrois- sance tubulaire 134 c du boîtier d'équipement 134, à l'intérieur de la cavité 142 Un joint d'étanchéité tori- que 163 est interposé entre cette bride et la pièce formant plateau 154 A l'opposé de la pièce formant pla- teau 154, la pièce tubulaire 162 comporte une partie de diamètre réduit qui pénètre entre l'arbre creux 124 et l'excroissance tubulaire 134 c du boîtier d'équipement 134 Cette partie de diamètre réduit de la pièce tubulai- re 162 est solidarisée en rotation de l'arbre creux 124 par des cannelures complémentaires 162 a et 124 a formées respectivement sur la pièce tubulaire 162 et sur l'arbre creux 124 Cette partie de diamètre réduit de la pièce tubulaire 162 comporte également, en retrait par rapport aux cannelures 132 a, une gorge périphérique dans laquelle est monté un joint d'étanchéité annulaire 164 qui coopère avec la surface intérieure de l'arbre creux 124. Dans sa partie de plus grand diamètre située à l'intérieur de la cavité 142, la pièce tubulaire 162 comporte une zone 166 de moindre résistance mécanique comportant notamment des ouvertures 168. L'ensemble constitué par la pièce formant pla- teau 154 et la pièce tubulaire 162 forme ainsi un organe d'entraînement démontable, après dépose du couvercle 144, sans que le boîtier d'équipement 134 n'ait à être désoli- darisé du boîtier d'engrenages 130. Un écrou 170 vissé sur l'extrémité filetée de L'excroissance tubulaire 134 c du boîtier d'équipement 134 permet de maintenir sur cette excroissance tubulaire, entre un épaulement formé sur cette dernière et L'écrou , un empilement comprenant deux bagues d'étanchéité 171 et 173 entre lesquelles est placée une entretoise 176 Chacune des bagues 171 et 173 est en contact étan- che avec la surface extérieure de l'excroissance tubulai- re 134 c par l'intermédiaire d'un joint d'étanchéité Deux autres bagues 175 et 177 sont placées à l'extérieur des bagues 171 et 173, en contact étanche avec la surface intérieure d'une partie de plus grand diamètre de la pièce tubulaire 162 Les bagues 171 et 175, et 173 et 177 sont maintenues en contact étanche l'une contre l'au- tre et forment ainsi deux joints d'étanchéité magnétiques 172 et 174 Ces joints 172 et 174 sont placés de part et d'autre de la zone 166 de moindre résistance de la pièce tubulaire 162. Le joint d'étanchéité magnétique 172 permet d'assurer l'étanchéité entre le fluide tel que du carbu- rant contenu dans le boîtier d'équipement 134 et l'air contenu dans la cavité 142, alors que les joints d'étan- chéité magnétiques 174 et 184 réalisent l'étanchéité entre le fluide tel que de l'huile contenu dans le bol- tier d'engrenages 130 et l'air contenu dans la cavité 142. Grâce à la présence des évidements 168 dans la pièce 162, la cavité 142 constitue une cavité de drai- nage dans laquelle peuvent être reçus les fluides conte- nus dans le boîtier d'équipement 134 et dans le boîtier d'engrenages 130, en cas de fuite de l'un ou l'autre des joints d'étanchéité magnétiques 172, 174 et 184 Un rac- cord 144 b formé sur le couvercle 144 permet de faire communiquer la cavité 142 avec un drain (non représenté) apte à évacuer les fluides considérés. Le dispositif de transmission étanche qui vient d'être décrit en détail en se référant à la figure 2 est conçu de telle sorte que le remplacement des joints d'étanchéité 172, 174 et 184 qui assurent le confinement des fluides à la jonction entre le boîtier d'engrenages et le boîtier d'équipement 134 peut être effectué très rapidement en cas de fuite, par un simple démontage du couvercle 144, puis de l'organe d'entraînement démon- table constitué par la pièce formant plateau 154 et par la pièce tubulaire 162, comme l'illustre schématiquement la figure 3 Etant donné que cette pièce tubulaire 162 comporte également la zone 166 de moindre résistance mécanique, le remplacement de cette pièce en cas de rup- ture due à la fatigue ou au couple peut également être réalisé très rapidement par le démontage des mêmes piè- ces Dans les deux cas, l'intervention peut être faite sans qu'il soit nécessaire de désolidariser le boîtier d'équipement 134 du boîtier d'engrenages 130, de sorte que la durée de l'intervention est très sensiblement réduite par rapport au dispositif conventionnel utilisé jusqu'à ce jour. En fonctionnement, le mouvement de rotation de l'arbre creux de sortie 124 du boîtier d'engrenages 130 est transmis intégralement à l'arbre d'entrée 136 du boîtier d'équipement 134 par l'intermédiaire de l'or- gane d'entraînement démontable formé par la pièce tubu- laire 162 et par la pièce formant plateau 154, puis par l'intermédiaire de l'arbre de liaison 150. Bien entendu, L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit à titre d'exemple, mais en couvre toutes les variantes En pre- mier lieu, il est important d'observer que le dispositif de transmission étanche selon l'invention peut être uti- lisé en sens inverse, c'est-à-dire pour transmettre un mouvement de l'arbre 136 jusqu'à l'arbre 124 De plus, l'application décrite ne doit pas être considérée comme limitative, le dispositif selon l'invention pouvant être utilisé à chaque fois qu'une étanchéité doit être préser- vée entre des boîtiers contenant des arbres alignés qui doivent être accouplés en rotation, lorsque la désolida- risation de ces boîtiers nécessitée par exemple par le remplacement d'un joint entraînerait des temps d'inter- vention éLevés Par ailleurs, l'organe d'entraînement démontable formé par les pièces 154 et 162 peut être réalisé en une seule pièce et ne pas comprendre de zone de moindre résistance En outre, l'arbre de liaison 150 peut être constitué directement par un prolongement de l'arbre 136 du boîtier d'équipement 134 Enfin, les moyens d'étanchéité 172 et 174 ainsi que les moyens de liaison en rotation et en translation peuvent être réali- sés de manière différente de celles qui ont été décrites. 1 1 REVENDICATIONS 1 Dispositif de transmission étanche entre un premier arbre ( 124) monté dans un premier boîtier ( 130) et un deuxième arbre ( 136) sensiblement aligné avec le premier arbre et monté dans un deuxième boîtier ( 134) fixé sur le premier boîtier, caractérisé par le fait que, le premier arbre étant tubulaire, le deuxième boîtier comporte une excroissance tubulaire ( 134 c) qui traverse le premier boîtier, à l'intérieur du premier arbre, et qui fait saillie dans une cavité ( 142) délimitée par un couvercle ( 144) fixé sur le premier boîtier, à l'opposé du deuxième boîtier, par des moyens de fixation démonta- bles ( 146); le deuxième arbre comportant, à l'intérieur de ladite excroissance tubulaire, un prolongement ( 150) dont l'extrémité est reliée en rotation à l'extrémité adjacente du premier arbre par un organe d'entraînement démontable ( 154,162), cet organe d'entraînement coopérant avec l'extrémité de ladite excroissance tubulaire située dans la cavité, par l'intermédiaire de moyens d'étanchéi- té démontables ( 172,174), de telle sorte que l'organe d'entraînement et les moyens d'étanchéité peuvent être démontés, après dépose du couvercle, sans démontage du deuxième boîtier. 2 Dispositif selon la revendication 1, carac- térisé par le fait que l'organe d'entraînement ( 154,162) comporte au moins une zone ( 166) de moindre résistance mécanique. 3 Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications I et 2, caractérisé par le fait que l'organe d'entraînement comporte une pièce formant plateau ( 154) montée sur l'extrémité du prolongement ( 150) du deuxième arbre par des premiers moyens de liaison en rotation et en translation ( 150 c,154 a,156), une pièce tubulaire ( 162) entourant l'extrémité de ladite excroissance tubulaire située dans la cavité et reliée au premier arbre par des deuxièmes moyens de liaison en rotation ( 124 a,162 a), et des moyens de fixation démontables ( 160) de la pièce formant plateau sur la pièce tubulaire. 4 Dispositif selon la revendication 3, carac- térisé par le fait que lesdits premiers moyens de liaison comprennent des cannelures complémentaires ( 150 c,154 a) formées dans la pièce formant plateau et sur l'extrémité du prolongement du deuxième arbre, et au moins un écrou de blocage ( 156) vissé sur un filetage ( 150 d) formé sur ladite extrémité du prolongement du deuxième arbre, au- delà des cannelures. Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 3 et 4, combinée avec la revendication 2, ca- ractérisé par le fait que ladite zone ( 166) de moindre résistance est formée sur ladite pièce tubulaire ( 162). 6 Dispositif selon la revendication 5, carac- térisé par le fait que la zone ( 166) de moindre résis- tance comporte au moins une ouverture ( 168) formée dans ladite pièce tubulaire, les moyens d'étanchéité démonta- bles comprenant au moins deux organes d'étanchéité ( 172, 174) placés entre ladite pièce tubulaire et l'extrémité de ladite excroissance tubulaire située dans la cavité, de part et d'autre de ladite ouverture. 7 Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé par le fait que ledit couvercle ( 144) comporte au moins un raccord de drain ( 144 b). 8 Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé par le fait que le prolongement du deuxième arbre est un arbre de liaison séparé ( 150) en prise avec ce dernier par des moyens de liaison en rotation ( 136 a,150 a). 9 Dispositif selon la revendication 8, carac- térisé par le fait que ledit arbre de liaison ( 150) comporte, à l'intérieur du deuxième boîtier, un flasque ( 150 b) coopérant avec ce dernier pour constituer une butée axiale ( 152). Dispositif selon l'une quelconque des re- vendications précédentes, caractérisé par le fait qu'un organe d'étanchéité ( 184), démontable après enlèvement dudit couvercle ( 144), est interposé entre une extrémité du premier arbre tubulaire ( 124) tournée vers ladite cavité ( 142) et une paroi ( 130 b) du premier boîtier sur laquelle est fixé le couvercle. 11 Dispositif selon l'une quelconque des re- vendications précédentes, caractérisé par le fait que le premier arbre est un arbre de sortie ( 124) solidaire d'un engrenage d'entraînement ( 128) monté dans le premier boîtier ( 130), le deuxième arbre étant l'arbre d'entrée ( 136) d'un équipement monté dans le deuxième boîtier ( 134).