Brevet FR2934640A1 — publié le 20100205

Tourillon support de palier et turbomachine comprenant un tourillon La présente invention concerne le domaine des turbomachines et se rapporte, plus particulièrement, à la formation des canaux de lubrification dans un tourillon support de palier. Un turboréacteur à soufflante avant et à double corps, par exemple, comprend un corps à basse pression, dit corps BP, et un corps à haute pression, dit corps HP. Par convention, dans la présente demande, les termes � amont � et � aval � sont définis par rapport au sens de circulation de l'air dans le turboréacteur. Ainsi, un turboréacteur à double corps à soufflante avant comprend classiquement, d'amont en aval, une soufflante, un étage compresseur BP, un étage compresseur HP, une chambre de combustion, un étage de turbine HP et un étage de turbine BP. Par convention, dans la présente demande, les termes � intérieur � et � extérieur � sont définis radialement par rapport à l'axe du moteur. Ainsi, un cylindre s'étendant selon l'axe du moteur comporte une surface intérieure tournée vers l'axe du moteur et une surface extérieure, opposée à sa surface intérieure. L'arbre du corps BP est guidé en rotation dans des paliers supportés par la structure fixe du moteur tandis que l'arbre du corps HP est guidé par des paliers supportés par le corps BP, les arbres des deux corps étant concentriques. En référence à la figure 1, un disque de turbine HP 300 est solidaire d'un tourillon 200 pour le montage du palier 50 permettant la rotation de l'arbre HP par rapport à l'arbre BP 100, ce palier étant traditionnellement désigné �palier 4 � du moteur. Le palier 50 est baigné dans une enceinte ménagée à l'intérieur du tourillon qui est remplie de fluide de lubrification. Le palier 50 est lubrifié par le fluide de lubrification, ici de l'huile de lubrification, qui est introduit à proximité de l'axe du moteur et qui se déplace radialement vers l'extérieur en lubrifiant successivement la bague intérieure de palier et la bague extérieure de palier dans l'enceinte. Après lubrification du palier 50, le fluide de lubrification est récupéré dans des canaux de lubrification internes 230 (représentés figure 3) qui sont ménagés longitudinalement dans le corps du tourillon 200 par un procédé d'EDM (Electro-Discharge-Machining). Ces canaux de lubrification 230 permettent de mettre en communication l'enceinte, à l'intérieur du tourillon 200, avec un circuit de lubrification à l'extérieur du tourillon 200. Autrement dit, les canaux de lubrification 230 mettent en communication le volume intérieur du tourillon 200 avec son volume extérieur. En référence aux figures 2 et 3, les canaux de lubrification internes 230 débouchent dans l'enceinte de lubrification via des alésages de lubrification borgnes radiaux 210, ménagés dans une gorge circonférentielle 220 dans une partie cylindrique du tourillon 200. L'usinage des alésages borgnes radiaux 210 entraîne la formation d'arêtes vives 215 à l'embouchure des canaux de lubrification 230 débouchant dans les alésages 210, ces arêtes vives 215 engendrant des faiblesses mécaniques dans le tourillon 200. Casser les arêtes vives 215 des canaux de lubrification 230 dans les alésages borgnes radiaux 210 n'est pas possible car elles ne sont pas accessibles avec des outils d'usinage, empêchant ainsi de diminuer les fatigues qu'elles entraînent. En outre, le tourillon 200 est le siège de fatigues mécaniques à proximité desdits alésages radiaux 210 qui sont dues, en partie, à la liaison entre le tourillon 200 et un fourreau dans lequel est monté l'arbre basse pression 100. Cette accumulation de fatigues est susceptible d'affaiblir le tourillon 200 au cours de son fonctionnement. Afin d'éliminer ces inconvénients, la demanderesse propose un tourillon support de palier d'un arbre de turbomachine, le tourillon s'étendant selon l'axe de l'arbre, le tourillon comportant : des canaux internes, sensiblement longitudinaux, ménagés dans la paroi du tourillon et des alésages borgnes radiaux, ménagés dans la surface intérieure du tourillon, mettant en communication le volume intérieur du tourillon avec lesdits canaux, chaque canal interne débouchant dans un alésage radial, tourillon caractérisé par le fait que chaque alésage borgne radial comprend un moyen d'accès à l'embouchure du canal dans ledit alésage borgne radial pour permettre le passage d'un outil d'usinage par l'avant de la turbomachine pour usiner ladite embouchure. Le moyen d'accès à l'embouchure du canal dans ledit alésage borgne radial permet d'usiner les arrêtes vives de l'embouchure qui se sont formées lors de l'usinage des alésages radiaux. Cela permet avantageusement de diminuer les contraintes dans les alésages radiaux et de limiter les fatigues dans le tourillon. De préférence, un fluide de lubrification circule dans les canaux internes du tourillon. De préférence encore, chaque alésage borgne radial est conformé de manière à constituer ledit moyen d'accès à l'embouchure du canal. Chaque alésage forme de manière avantageuse le moyen d'accès à l'embouchure du canal, ce qui n'entraîne pas d'opérations d'usinage supplémentaires pour réaliser le moyen d'accès. De préférence toujours, la section de l'alésage borgne radial, dans un plan axial passant par ledit canal débouchant dans l'alésage borgne radial, se présente sensiblement sous la forme d'un triangle ou toute autre forme permettant à l'embouchure du canal d'être accessible visuellement par l'avant de la turbomachine. L'embouchure est ainsi visible par l'avant de la turbomachine ce qui permet d'usiner l'embouchure avec un outil d'usinage. La forme triangulaire de la section permet de créer une ouverture angulaire pour l'usinage. Selon une caractéristique particulière, l'alésage borgne radial comprend une face amont et une face aval qui sont obliques par rapport à l'axe de la turbomachine, le canal débouchant dans une des faces du canal. De préférence, les faces de l'alésage borgne sont convergentes vers l'extérieur du tourillon. De préférence, le canal débouche dans la face aval du canal. De préférence encore, l'embouchure du canal est usinée pour arrondir les arrêtes 25 vives de l'embouchure du canal. Les arrêtes vives sont � rayonnées � afin de limiter les contraintes dues aux angles saillants. 30 Selon une caractéristique particulière, les alésages borgnes radiaux sont ménagés dans une gorge circonférentielle du tourillon. De préférence, chaque alésage borgne radial est ménagé à l'extrémité amont du canal. L'invention concerne également une turbomachine comprenant un tel tourillon. 5 L'invention sera mieux comprise à l'aide du dessin annexé sur lequel : la figure 1 représente une vue en coupe axiale d'un tourillon support de palier dans un moteur à turbine à gaz selon l'invention; la figure 2 représente une vue en perspective d'un tourillon support de 10 palier selon l'art antérieur; la figure 3 représente une vue partielle rapprochée du tourillon de la figure 2; la figure 4 représente, en perspective, une vue en arraché d'un tourillon support de palier selon l'invention ; 15 la figure 5 représente une vue en coupe axiale du tourillon de la figure 4 ; la figure 6 représente une vue en perspective de l'avant du tourillon de la figure 4 et la figure 7 représente une autre vue en perspective du tourillon de la figure 4. Un turboréacteur à soufflante avant et à double corps, par exemple, comprend un corps à basse pression, dit corps BP, et un corps à haute pression, dit corps HP. L'arbre du corps BP est guidé en rotation selon l'axe du moteur dans des paliers 25 supportés par la structure fixe du moteur tandis que l'arbre du corps HP est guidé par des paliers supportés par le corps BP, les arbres des deux corps étant concentriques. Le disque de turbine HP est solidaire d'un tourillon pour le montage du palier 30 permettant la rotation de l'arbre HP par rapport à l'arbre BP. L'arbre BP est logé 20 dans un fourreau d'étanchéité cylindrique qui est solidaire du tourillon 400. Le palier comprend une bague interne, solidaire de l'arbre BP, et une bague externe solidaire du tourillon 400. En référence aux figures 4 à 7, le tourillon 400 se présente sous la forme d'une pièce de révolution, sensiblement évasée vers l'amont et s'étendant selon l'axe du moteur. Le tourillon 400 comprend, d'amont en aval, une partie annulaire radiale de fixation (non représentée) agencée pour se fixer à une bride du disque de turbine HP, une partie tronconique 402 et une partie cylindrique longitudinale 403. Le tourillon 400 est réalisé en INCONEL �, comprenant du nickel et du chrome, mais il va de soi que des matériaux ayant sensiblement les mêmes caractéristiques mécaniques et thermiques pourraient convenir. En référence à la figure 4, la partie tronconique 402 du tourillon 400 comprend une portion saillante radiale circonférentielle 405, de renfort mécanique, orientée vers l'axe du moteur et destinée à reporter la masse du tourillon 400 à proximité de l'axe du moteur. La partie tronconique 402 du tourillon 400 comprend en outre une bride tronconique intérieure 407 destinée à s'appuyer sur le fourreau d'étanchéité dans lequel passe l'arbre BP du moteur. Des ouvertures de ventilation circonférentielles 408 sont ménagées dans la partie tronconique 402 du tourillon 400 pour permettre l'évacuation d'un flux d'air circulant entre l'arbre basse pression et le fourreau, la partie tronconique 402 du tourillon 400 formant un collecteur d'air. La partie cylindrique longitudinale 403 du tourillon 400 comprend des canaux de lubrification du palier 430 se présentant sous la forme de canaux longitudinaux internes 430 ménagés dans le tourillon 400 par un procédé d'EDM. Ces canaux 430 débouchent en amont dans la surface intérieure du tourillon 400 pour communiquer avec une cavité de lubrification dans laquelle est baigné le palier et, en aval, dans la surface extérieure du tourillon pour communiquer avec un circuit de récupération d'huile de lubrification. Le tourillon 400 comprend en amont, dans sa partie cylindrique longitudinale 402, une gorge circonférentielle de récupération d'huile 420, représentée sur les figures 5 à 7, dont la profondeur radiale dans le tourillon 400 est inférieure à la profondeur radiale des canaux de lubrification internes 430 formés dans le tourillon 400. Des alésages de lubrification borgnes radiaux 410 sont ménagés dans la gorge circonférentielle 420 de la partie cylindrique 403 du tourillon 400. Les alésages de lubrification borgnes radiaux 410 sont usinés de manière à mettre en communication l'enceinte de lubrification intérieure au tourillon 400 avec les canaux de lubrification 430, chaque canal de lubrification 430 débouchant dans un alésage de lubrification 410. Chaque alésage de lubrification borgne 410 se présente sous la forme d'un prisme triangulaire comprenant deux faces parallèles de formes triangulaires reliées par trois faces latérales de formes rectangulaires, l'alésage 410 étant ouvert uniquement par une de ses faces latérales rectangulaires s'étendant longitudinalement par rapport à l'axe du moteur. La face ouverte du prisme, dont l'alésage a la forme, s'étend dans le prolongement de la surface intérieure du tourillon 400. Autrement dit, la section de l'alésage de lubrification 410 dans un plan axial passant par le canal de lubrification est un triangle comme représenté sur la 25 figure 5. Il va de soi que cette section pourrait se présenter sous d'autres formes, polygonales en particulier, afin que l'embouchure 15 du canal de lubrification 430 dans l'alésage de lubrification 410 soit visible. 30 L'alésage de lubrification borgne 410 comprend deux faces 411, 412, obliques par rapport à l'axe de la turbomachine, comprenant au moins une portion plane de forme sensiblement rectangulaire, ménagées dans la surface intérieure du tourillon 400, qui sont convergentes vers l'extérieur du tourillon 400, le canal de lubrification 430 débouchant dans la face du canal de lubrification 411 la plus en aval. L'embouchure 415 du canal de lubrification 430 dans l'alésage de lubrification 410 est ainsi visible depuis l'avant du moteur comme représenté sur la figure 6. En référence aux figures 6 et 7, l'embouchure 415 du canal de lubrification 430 est usinée depuis l'avant du moteur afin de diminuer les contraintes mécaniques engendrées par ses arêtes vives. Ainsi, l'embouchure 415 du canal de lubrification 430 est � rayonnée � afin d'arrondir les arêtes vives. Dans une forme de réalisation préférée, les canaux de lubrification 430 et les alésages de lubrification radiaux borgnes 410 sont également grenaillés, afin de renforcer leurs caractéristiques mécaniques et diminuer les contraintes liées à leur usinage. Ces opérations de grenaillage et d'usinage sont possibles du fait de la forme des alésages de lubrification, les alésages formant avantageusement un moyen d'accès à l'embouchure 415 du canal de lubrification 430 dans ledit alésage borgne 410. En effet, étant donné que l'alésage comprend des faces obliques 411, 412, un outil d'usinage peut être amené dans l'alésage de lubrification 410 parallèlement à sa face amont 412 pour usiner l'embouchure 415 du canal de lubrification 430 ménagée dans sa face aval 411. A titre d'exemple, on usine l'embouchure 415 du canal de lubrification 430 au moyen d'une fraise par l'avant du moteur. On déplace la fraise radialement vers l'extérieur pour usiner la surface intérieure du tourillon 400. De manière avantageuse, on peut reprendre les alésages de lubrification des tourillons selon l'art antérieur afin de former des alésages de lubrification de forme prismatique selon l'invention. Les arêtes vives à l'embouchure 415 du canal de lubrification 430 sont rayonnées afin de diminuer les fatigues.5 Revendications1. Tourillon (400) support de palier d'un arbre de turbomachine, le tourillon (400) s'étendant selon l'axe de l'arbre, le tourillon (400) comportant : ù des canaux internes (430), sensiblement longitudinaux, ménagés dans la paroi du tourillon (400) et des alésages borgnes radiaux (410), ménagés dans la surface intérieure du tourillon (400), mettant en communication le volume intérieur du tourillon (400) avec lesdits canaux (430), chaque canal interne (430) débouchant dans un alésage radial (410), tourillon (400) caractérisé par le fait que chaque alésage borgne radial (410) comprend un moyen d'accès à l'embouchure (415) du canal (430) dans ledit alésage borgne radial (410) pour permettre le passage d'un outil d'usinage par l'avant de la turbomachine pour usiner ladite embouchure (415). 2. Tourillon selon la revendication 1, dans lequel un fluide de lubrification circule dans les canaux internes (430) du tourillon (400). 3. Tourillon selon l'une des revendications 1 à 2, dans lequel chaque alésage borgne radial (410) est conformé de manière à constituer ledit moyen d'accès à l'embouchure (415) du canal (430). 4. Tourillon selon la revendication 3, dans lequel la section de l'alésage borgne radial (410), dans un plan axial passant par ledit canal (430) débouchant dans l'alésage borgne radial (410), se présente sensiblement sous la forme d'un triangle ou toute autre forme permettant à l'embouchure (415) du canal (430) d'être accessible visuellement par l'avant de la turbomachine.30 5. Tourillon selon la revendication 4, dans lequel l'alésage borgne radial (410) comprend une face amont (411) et une face aval (412) qui sont obliques par rapport à l'axe de la turbomachine, le canal (430) débouchant dans une des faces (411, 412) du canal (430). 6. Tourillon selon l'une des revendications 4 à 5, dans lequel les faces (411, 412) de l'alésage borgne (410) sont convergentes vers l'extérieur du tourillon (400). 10 7. Tourillon selon l'une des revendications 5 à 6, dans lequel le canal (430) débouche dans la face aval (411) du canal (430). 8. Tourillon selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel l'embouchure (415) du canal (430) est usinée pour arrondir les arrêtes vives de 15 l'embouchure (415) du canal (430). 9. Tourillon selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel les alésages borgnes radiaux (410) sont ménagés dans une gorge circonférentielle (420) du tourillon (400). 10. Tourillon selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel chaque alésage borgne radial (410) est ménagé à l'extrémité amont du canal (430). 11. Turbomachine comprenant un tourillon (400) selon l'une des 25 revendications 1 à 10. 20