Brevet FR2960026A1 — publié le 20111118

TURBOREACTEUR A MONTAGE FRANGIBLE ET MOYEN DE RETENUE AXIALE DE LA SOUFFLANTE DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention présente concerne un turboréacteur pourvu d'une soufflante à montage frangible et de moyens de retenue axiale de la même quand le montage a été rompu. Certaines soufflantes de turboréacteur sont conçues pour qu'une rupture accidentelle d'une de leurs aubes, créant un balourd important et des contraintes et déformations correspondantes sur leur arbre de support, produise une rupture du montage de l'arbre afin de le soulager. Dans une conception connue illustrée dans le document EP-A- 1 564 352 et rappelée ci-dessous dans les grandes lignes au moyen des figures 1 et 2, une soufflante (1) porteuse d'aubes (2) de grande taille s'étend à l'avant d'un turboréacteur et entraîne un arbre (3) à basse pression avec un porte-à-faux important. Un carter (4) entoure la soufflante (1) à l'arrière des aubes (2). Il porte un premier palier (5), à roulement à billes, et un deuxième palier (6), à rouleaux, pour soutenir l'ensemble tournant. Le carter (4) comprend à cet effet une partie structurale (7) qui s'étend jusqu'à proximité de l'avant de l'arbre (3), une partie de support du premier palier (8) en forme de manchon conique s'étendant de la partie structurale (7) au premier palier (5) et une partie de support du second palier (9) s'étendant de la partie structurale (7) au second palier (6). Les parties de support (8 et 2 9) sont assemblées à la partie structurale (7) par des couronnes de vis frangibles, respectivement (10 et 11). Certains aménagements comprennent encore des doigts (12) d'anti-rotation montés sur la partie de support du premier palier (8) et s'étendant dans des lumières (13) de la partie structurale (7), et un bec antérieur (14) de la partie structurale (7) qui en constitue la portion la plus proche de l'axe de la machine et s'étend devant une butée (15) montée sur l'arbre (3) devant le second palier (6). Voici comment un accident du turboréacteur comprenant une perte d'une aube (2) peut se dérouler. Un balourd important est produit sur la soufflante (1) et transmis à l'arbre (3), qui fléchit avec le risque de produire d'autres dégâts dans la machine à cause des efforts importants exercés sur l'arbre (3) et les paliers (4 et 5). Mais les vis (11) de montage de la portion de support du premier palier (8), étant frangibles en traction, cèdent les unes après les autres si la force longitudinale cyclique que le balourd communique à la partie de support du premier palier (8) est suffisante. Le premier palier (5) cesse alors de soutenir la soufflante (1), sa rotation est désormais limitée aux mouvements permis aux doigts (12) dans les lumières (13). Les efforts qui sont alors transmis au carter (4), exclusivement par le deuxième palier (6), comprennent alors une composante radiale suffisant à rompre les vis (11), frangibles en cisaillement. Le montage de la soufflante (1) devient souple et les efforts produits dans la machine par le balourd diminuent ou disparaissent. Une complication peut toutefois survenir, à savoir une rupture de l'arbre (3), par exemple si le balourd le fléchit assez pour qu'il frotte constamment sur la ligne d'arbres à haute pression qui lui est concentrique. Une telle rupture de l'arbre (3) aurait pour conséquence un déplacement de la soufflante (1) vers l'avant et éventuellement une chute ; mais cela est empêché par le contact entre le bec (14) et la butée (15). Ce dispositif d'arrêt en translation présente toutefois des inconvénients. Il faut d'abord remarquer que le contact s'effectuant entre un bec (14) appartenant au carter et au stator et une butée (15) d'un arbre (3) appartenant au rotor, peut être délicat. De plus, l'aménagement de la butée (15) est adjacent sur l'arbre (3) à une portion fine (16) immédiatement voisine de cannelures (17) par lesquelles l'arbre (3) proprement dit entraîne un bout d'arbre (32) le prolongeant vers l'avant et sur lequel est monté le premier palier (5). La portion fine (16) est importante pour atténuer les contraintes transmises aux cannelures (17) et pour prolonger leur durée de service et celle de l'arbre (3). Or la présence de la saillie (15) oblige à réduire sa longueur et ses avantages, et peut même obliger à supprimer complètement cette partie sur certains modèles, plus petits, du turboréacteur. L'objet de l'invention est donc de remplacer ce dispositif composé du bec (14) et de la butée (15) arrêtant un mouvement possible de la soufflante (1) vers l'avant par un autre plus avantageux. Une définition générale de l'invention est 2960026 SP 3,7659 JÇI 4 un turboréacteur comprenant une soufflante, un arbre de support de la soufflante, un carter entourant l'arbre, un premier palier et un second palier de support de l'arbre par le carter ; le carter comprenant une partie 5 structurale, une partie de support du premier palier assemblée à la partie structurale par une première liaison frangible du second palier assemblée à la partie structurale, et une partie de support du second palier assemblée à la partie structurale par une 10 seconde liaison frangible ; caractérisé en ce qu'il comprend un crabot sur la partie structurale et la partie de support du premier palier, le crabot comprenant d'une part des premières dents, saillant en direction radiale de l'arbre, d'autre part des secondes 15 dents saillant vers l'avant puis dans la direction tangentielle de l'arbre et recevant les premières dents ; des extrémités libres des secondes dents portant des tiges de verrouillage. Le mécanisme d'arrêt en translation de la 20 soufflante prend donc un aspect différent, et surtout il est déplacé entre deux parties du stator de manière à ne pas être le lieu de frottements importants quand le contact se produit, tout en offrant plus de liberté de conception de l'arbre soutenant la soufflante. De 25 plus, il assure l'arrêt en rotation entre la partie structurale et la partie de support du premier palier, ce qui permet de se passer encore des doigts d'arrêt en rotation de la conception précédente. L'invention sera maintenant décrite en 30 détail en liaison aux figures annexées. Les figures 1 et 2 déjà décrites illustrent un montage connu de soufflante de turboréacteur, respectivement en général et en détail, et les autres figures 3 à 7 illustrent une réalisation de l'invention : la figure 3 est une vue générale du dispositif, les figures 4 et 5 sont des 5 vues de la partie structurale du carter et de la partie de support du premier palier, la figure 6 est une vue de l'imbrication des dents et la figure 7 illustre certains détails du dispositif. Le dispositif (18) d'arrêt en translation est désormais, d'après la figure 3, situé entre la partie structurale (13) et la partie de support du premier palier (8), non loin des vis (10) frangibles. Le bec (14) et la butée (15) sur l'arbre (3) ont disparu, ce qui permet l'existence d'une portion fine (16) de bonne longueur. Le dispositif (18) comprend, ainsi qu'on le voit mieux aux figures 4, 5 et 6 : des premières dents (19) saillant en direction radiale centripète et établies en couronne sur la face interne de la partie de support du premier palier (8), près d'une bride (20) d'assemblage à la partie structurale (17) par les vis (10) frangibles ; des secondes dents (21) établies sur la partie structurale (7) et comprenant une première portion (22) saillant vers l'avant et une seconde portion (23) saillant de la précédente en direction tangentielle ; et des vis (24), comprenant principalement des tiges de verrouillage (25), disposées entre la partie structurale (7) et une extrémité libre des secondes portions (23). Le dispositif (18) est en réalité un crabot dans lequel les premières dents (19) sont disposées dans des logements (26) réalisés entre la partie structurale de 6 carter, les secondes dents (21) et les tiges de verrouillage (25). Leur débattement dans les logements (26) est suffisant pour permettre des déformations menant à la rupture des vis (10 et 11) frangibles. Outre les avantages déjà mentionnés, le dispositif (18) est à la fois robuste et facile à fabriquer, les dents (19 et 21) étant intégrées à la partie de support du premier palier (8) et à la partie structurale (7). L'assemblage n'est pas difficile et consiste en un déplacement de la partie de support du premier palier (8) en direction axiale puis tangentielle pour faire pénétrer les premières dents dans les logements (26) ; puis l'ajustement entre les parties (8 et 7) est complété par la mise en contact de faces de centrage (27) et de faces de butée (28) réparties sur elles (illustrées à la figure 7) ; les vis (24) de verrouillage sont enfin installées. L'accès à l'intérieur de la partie de support du premier palier (8) étant difficile ou impossible, la liaison se fait avec des écrous prisonniers (29) de genre connu assemblés au préalable sur la face externe des secondes portions (23). Il est à noter que les tiges de verrouillage (25) possèdent des épaulements (30) d'arrêt de vissage, butant sur les faces internes des premières parties (23), pour arrêter le vissage sans que les têtes (31) des vis (24) ne touchent la partie structurale (7) et ne provoquent ainsi une flexion des secondes dents (21) qui pourrait compromettre leur résistance en y introduisant des contraintes supplémentaires.