Brevet FR2949138A1 — publié le 20110218

TURBOMACHINE COMPORTANT DES MOYENS D'ANTI-ROTATION D'UN ECROU DE PALIER La présente invention concerne une turbomachine, telle qu'un 5 turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, comprenant des moyens d'anti-rotation d'un écrou de palier de guidage d'un arbre. Une turbomachine comprend au moins un arbre qui est centré et guidé en rotation par des paliers, chaque palier étant engagé sur une portée cylindrique de l'arbre et étant immobilisé axialement sur l'arbre par 10 un écrou vissé sur l'arbre. L'écrou est en appui axial sur une bague du palier qui est serrée axialement entre cet écrou et un épaulement annulaire de l'arbre. Dans un exemple de réalisation, la bague du palier est soudée à son extrémité opposée à l'écrou sur un tourillon d'un disque de turbine haute-pression 15 (HP) de la turbomachine, ce tourillon étant solidaire en rotation de l'arbre haute-pression et prenant appui sur un épaulement de cet arbre. Le couple de serrage de l'écrou doit être suffisant pour assurer l'immobilisation axiale du palier, ainsi que du tourillon dans le cas précité, sur l'arbre. Pour éviter le desserrage de l'écrou en fonctionnement, il est 20 prévu d'associer des moyens d'anti-rotation à l'écrou vissé sur l'arbre. Dans la technique actuelle, ces moyens d'anti-rotation sont rapportés sur une extrémité de l'écrou, opposée à la bague du palier, et coopèrent avec l'arbre pour immobiliser en rotation l'écrou sur l'arbre. Cependant, ces moyens d'anti-rotation sont relativement encombrants, en 25 particulier en direction axiale. On connaît également des moyens d'anti-rotation d'un écrou de palier qui comportent une pièce annulaire intercalée axialement entre l'écrou et la bague du palier, cette pièce comportant des pattes qui sont destinées à être pliées et rabattues dans des encoches correspondantes 30 de l'écrou pour l'immobiliser en rotation sur l'arbre. Cependant, ces pattes risquent de se rompre lors du montage ou d'une opération de maintenance. Par ailleurs, lorsque l'écrou comprend des canaux de passage d'huile de lubrification du palier, ces canaux communiquent avec des canaux de la pièce intermédiaire, et on a déjà constaté des fuites d'huile au niveau de cette pièce intermédiaire. L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, efficace et économique à ces problèmes de la technique antérieure. Elle propose à cet effet une turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, comprenant un arbre sur lequel est monté un palier de guidage dont une bague est solidaire en rotation de l'arbre et est bloquée axialement sur cet arbre par un écrou vissé sur l'arbre et associé à des moyens d'anti-rotation, caractérisée en ce que les moyens d'anti-rotation comprennent un anneau engagé sur l'écrou et sur la bague du palier et comportant des moyens coopérant par liaison de formes avec des moyens correspondants de l'écrou et de la bague du palier pour immobiliser en rotation l'anneau sur l'écrou et sur la bague du palier, et des moyens de blocage axial de l'anneau portés par la bague du palier et/ou l'écrou et coopérant par butée axiale avec l'anneau. Selon l'invention, l'anneau d'anti-rotation de l'écrou de palier est monté autour de l'écrou et de la bague du palier et coopère de façon simple par liaison de formes avec ces deux éléments pour les immobiliser en rotation l'un par rapport à l'autre. Ce montage n'augmente pas l'encombrement axial de l'ensemble, au contraire des technologies antérieures. En outre, l'anneau est lui-même immobilisé axialement sur l'écrou et sur la bague par des moyens portés par la bague et/ou par l'écrou et coopérant par butée axiale avec l'anneau. Ces moyens d'anti-rotation de l'écrou de palier sont avantageusement amovibles pour faciliter les opérations de maintenance 30 de la turbomachine. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, l'anneau comprend des cannelures longitudinales internes destinées à être engagées dans des cannelures longitudinales externes complémentaires de la bague du palier et de l'écrou, pour immobiliser en rotation l'anneau sur l'écrou et sur la bague. Les moyens de blocage axial de l'anneau comprennent avantageusement un jonc annulaire fendu, qui est monté dans une gorge annulaire externe de l'écrou et qui est élastiquement déformable entre une position comprimée ou contrainte, dans laquelle son diamètre externe est inférieur ou égal à celui de la gorge de l'écrou, et une position sensiblement sans contrainte où son diamètre externe est supérieur à celui de la gorge de l'écrou, pour coopérer avec l'anneau et le bloquer axialement sur l'écrou. L'anneau peut lui-même comprendre une gorge annulaire interne dans laquelle est partiellement engagé le jonc annulaire porté par l'écrou, lorsque ce jonc est à l'état sensiblement sans contrainte. La gorge de l'anneau peut être formée au niveau de ses cannelures. Lorsque le jonc d'arrêt est à l'état sans contrainte, il est logé en partie dans la gorge de l'écrou et en partie dans la gorge de l'anneau. Lors du montage de l'anneau sur l'écrou et sur la bague du palier, le jonc est comprimé et est entièrement maintenu dans la gorge de l'écrou par les cannelures de l'anneau. Lorsque les gorges de l'anneau et de l'écrou sont situées sensiblement dans un même plan transversal, perpendiculaire à l'axe de la turbomachine, le jonc se détend et pénètre partiellement dans la gorge de l'anneau. L'anneau est ainsi bloqué axialement sur l'écrou par l'intermédiaire du jonc. En fonctionnement, sous l'effet des forces centrifuges, le jonc est sollicité radialement vers l'extérieur et est plaqué contre le fond de la gorge de l'anneau. L'écrou peut en outre comprendre au moins un canal axial de passage d'huile s'étendant jusqu'à la bague du palier et assure ainsi deux fonctions : le blocage axial du palier et l'alimentation en huile de ce palier. La présente invention concerne également un écrou de blocage axial d'un palier pour une turbomachine du type précité, caractérisé en ce qu'il comprend un filetage interne, des cannelures longitudinales externes et une gorge annulaire externe de logement d'un jonc annulaire ainsi qu'au moins un canal axial de passage d'huile. La présente invention concerne encore un anneau d'anti-rotation d'un écrou de blocage axial d'un palier pour une turbomachine du type précité, caractérisé en ce qu'il comprend des cannelures longitudinales internes et une gorge annulaire interne. La présente invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une demi-vue schématique en coupe axiale d'un arbre de 15 turbomachine à une extrémité duquel est monté un palier de guidage de cet arbre ; - la figure 2 est une vue schématique en perspective de l'extrémité précitée de l'arbre représenté en figure 1 ; - la figure 3 est une vue correspondant à la figure 1, à plus grande échelle, 20 et représente un écrou selon l'invention vissé sur l'extrémité de l'arbre pour le blocage axial du palier ; - la figure 4 est une vue schématique en perspective de l'extrémité de l'arbre représenté en figure 3 ; - la figure 5 est une vue schématique de dessus des cannelures du palier et 25 de l'écrou des figures 3 et 4 ; - la figure 6 est une vue correspondant à la figure 3 et représente des moyens d'anti-rotation de l'écrou montés sur cet écrou et sur le palier ; - la figure 7 est une vue schématique en perspective de l'extrémité de l'arbre de la figure 6 ; et 30 - la figure 8 est une vue schématique en perspective et en coupe axiale de l'extrémité de l'arbre des figures 6 et 7. On se réfère d'abord aux figures 1 et 2 qui représentent un arbre 10 du corps haute-pression (HP) d'une turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, cet arbre 10 étant relié à un premier disque de rotor 12 et portant un tourillon 14 solidaire d'un second disque de rotor 16, qui est situé en aval du premier disque 12. L'arbre 10 est creux et sensiblement cylindrique. Le tourillon 14 est engagé sur une portée cylindrique 18 de l'arbre 10 et est relié par son extrémité amont au second disque 16. Les disques 12 et 16 portent chacun à leur périphérie une rangée annulaire d'aubes (non visibles). Le tourillon 14 comprend des cannelures longitudinales internes 19 engagées dans des cannelures longitudinales externes de l'arbre 10, pour leur solidarisation en rotation. L'arbre 10 est centré et guidé en rotation autour de l'axe A longitudinal de la turbomachine par au moins un palier 20, qui est engagé depuis l'aval sur une partie d'extrémité aval de la portée cylindrique 18 précitée de l'arbre 10. De façon connue, ce palier 20 comprend deux bagues, respectivement interne 20 et externe (non représentée), entre lesquelles est agencée une rangée annulaire de rouleaux 24 ou de billes. La bague interne 22 du palier 20 est engagée sur la portée cylindrique 18 de l'arbre 10 et est ici soudée à son extrémité amont sur l'extrémité aval du tourillon 14, qui prend appui axialement par son extrémité amont sur un épaulement annulaire 28 de l'arbre 10. Un écrou 30 de blocage axial de la bague 22 du palier (figure 3) est vissé sur une partie d'extrémité aval de l'arbre 10 et prend appui axialement sur l'extrémité aval de la bague 22 pour serrer axialement cette bague et le tourillon 14 entre l'épaulement 28 et l'écrou. L'écrou 30 selon l'invention, représenté aux figures 3 à 8, comprend un filetage interne 32 de vissage sur un filetage externe 34 correspondant de la partie d'extrémité aval de l'arbre 10, et des cannelures longitudinales externes 36, qui comprennent une série de nervures rectilignes 38 régulièrement réparties autour de l'axe longitudinal de l'écrou et séparées les unes des autres par des rainures rectilignes 39 (figures 3 à 5). L'extrémité aval de la bague 22 du palier comprend un rebord annulaire externe 40 cannelé, les cannelures 41 de ce rebord étant identiques aux cannelures 36 de l'écrou 30. Elles ont toutefois une longueur moins importante dans l'exemple représenté. Les cannelures 41 du rebord 40 de la bague comprennent également des nervures rectilignes 42 formées en alternance avec des rainures rectilignes 44. Pour un couple de serrage donné de l'écrou 30 sur l'arbre 10, les nervures 38, 42 des cannelures 36, 41 de l'écrou 30 et de la bague 22 sont destinées à être alignées axialement les unes avec les autres, comme cela est visible en figure 5. Cet alignement des nervures permet un réglage fin du couple de serrage de l'écrou. Selon une autre caractéristique de l'invention, un anneau 46 est monté autour de la bague 22 et de l'écrou 30 et comprend des cannelures rectilignes internes 48 destinées à être engagées dans les cannelures rectilignes externes 36, 41 de la bague 22 et de l'écrou 30 et à coopérer par butée en direction circonférentielle avec ces cannelures, de façon à immobiliser en rotation l'écrou vis-à-vis de la bague (figures 6 à 8). Dans l'exemple représenté, les cannelures 48 s'étendent sensiblement sur toute la dimension axiale de l'anneau 46. L'anneau 46 est ici bloqué axialement sur l'écrou au moyen d'un jonc annulaire 50 logé en partie dans une gorge annulaire externe 54 de l'écrou et en partie dans une gorge annulaire externe 56 de l'anneau, les gorges 54 et 56 étant alignées dans un même plan transversal (figures 3 à 8). La gorge 56 de l'anneau 46 est formée au niveau de ses cannelures 48, au voisinage de l'extrémité aval de celles-ci. La gorge 54 de l'écrou 30 est formée en dehors de sa partie cannelée, en aval et au voisinage de cette partie cannelée. Le jonc 50 est fendu et élastiquement déformable, notamment en compression. A l'état sensiblement sans contrainte représenté aux figures 3 à 8, les extrémités circonférentielles 52 du jonc 50 sont à distance l'une de l'autre (figure 5) et son diamètre externe est supérieur à celui de la gorge externe 54 de l'écrou 30. Le jonc 50 peut être comprimé en direction radiale, jusqu'à une position où ses extrémités circonférentielles 52 sont rapprochées l'une de l'autre et dans laquelle son diamètre externe est inférieur ou égal à celui de la gorge 54 de l'écrou. Cette position comprimée du jonc 50 autorise le montage de l'anneau 46 sur l'écrou 30 par engagement des cannelures 48 de l'anneau dans celles 36 de l'écrou. L'anneau 46 est engagé sur l'écrou et la bague jusqu'à ce que sa gorge interne 56 et la gorge 54 de l'écrou soient sensiblement situées dans un même plan transversal. Dans cette position, le jonc 50 se détend et reprend de manière élastique une position sensiblement sans contrainte dans laquelle sa partie périphérique externe est logée dans la gorge 56 de l'anneau (figure 6). Le jonc 50 peut alors coopérer par butée en direction axiale avec les flancs des gorges 54, 56 de l'anneau et de l'écrou, pour immobiliser l'anneau axialement sur l'écrou. Le jonc 50 est réalisé dans n'importe quel matériau élastiquement déformable approprié, et par exemple dans un alliage métallique. L'écrou 30 comprend ici au moins un canal axial 60 de passage d'huile, formé au niveau de son filetage interne 32. Les différentes pièces décrites ci-dessus peuvent être montées sur l'arbre 10 de la façon suivante. Le tourillon 14 est engagé sur l'arbre 10 depuis l'aval, jusqu'à ce qu'il vienne en appui axial sur l'épaulement 18 de l'arbre. L'écrou 30 est vissé sur l'arbre, jusqu'à ce qu'il vienne en appui axial sur la bague 22 du palier 20 soudée au tourillon 14, et que ses cannelures 36 soient alignées axialement avec celles 41 du rebord 40 de la bague 22 du palier. Le jonc 50 peut être engagé dans la gorge 54 de l'écrou 30 avant ou après le montage de ce dernier sur l'arbre. Ce jonc d'arrêt 50 est comprimé dans la gorge 54 et l'anneau 46 est engagé axialement depuis l'aval sur l'écrou 30 et la bague 22, jusqu'à ce que les gorges 54, 56 soient alignées radialement l'une avec l'autre. Le jonc 50 reprend alors sa forme initiale et est destiné en fonctionnement à être plaqué contre le fond de la gorge interne 56 de l'anneau 46, sous l'effet des forces centrifuges.5 REVENDICATIONS1. Turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, comprenant un arbre (10) sur lequel est monté un palier de guidage (20) dont une bague (22) est solidaire en rotation de l'arbre et est bloquée axialement par un écrou (30) vissé sur l'arbre, et des moyens d'anti-rotation de l'écrou, caractérisée en ce que les moyens d'antirotation comprennent un anneau (46) engagé sur l'écrou et sur la bague du palier et comportant des moyens (48) coopérant par liaison de formes avec des moyens (36, 41) correspondants de l'écrou et de la bague du palier pour immobiliser en rotation l'anneau sur l'écrou et sur la bague du palier, et des moyens (50) de blocage axial de l'anneau portés par la bague du palier et/ou par l'écrou et coopérant par butée axiale avec l'anneau. 2. Turbomachine selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'anneau (46) comprend des cannelures longitudinales internes (48) destinées à être engagées dans des cannelures longitudinales externes (36, 41) complémentaires de la bague (22) du palier et de l'écrou (30). 3. Turbomachine selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les moyens de blocage axial de l'anneau (46) comprennent un jonc annulaire fendu (50) monté dans une gorge annulaire externe (54) de l'écrou et élastiquement déformable entre une position comprimée ou contrainte, dans laquelle son diamètre externe est inférieur ou égal à celui de la gorge de l'écrou, et une position sensiblement sans contrainte où son diamètre externe est supérieur à celui de la gorge. 4. Turbomachine selon la revendication 3, caractérisée en ce que la gorge annulaire (54) de l'écrou (30) est formée au voisinage de ses cannelures (36). 5. Turbomachine selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que l'anneau (46) comprend une gorge annulaire interne (56) dans laquelle est partiellement engagé le jonc d'arrêt (50) porté par l'écrou (30), lorsque ce jonc est à l'état sensiblement sans contrainte. 6. Turbomachine selon la revendication 5, caractérisée en ce que la gorge annulaire (56) de l'anneau (46) est formée au niveau de ses cannelures (48). 7. Turbomachine selon l'une des revendications précédentes, 5 caractérisée en ce que l'écrou (30) comprend au moins un canal axial (60) de passage d'huile s'étendant jusqu'à la bague (22) du palier. 8. Ecrou (30) de blocage axial d'un palier pour une turbomachine selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un filetage interne (32), des cannelures longitudinales externes 10 (36) et une gorge annulaire externe (54) de logement d'un jonc fendu (50). 9. Ecrou selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un canal axial (60) de passage d'huile. 10. Anneau (46) d'anti-rotation d'un écrou de blocage axial d'un palier pour une turbomachine selon l'une des revendications 1 à 7, 15 caractérisé en ce qu'il comprend des cannelures longitudinales internes (48) et une gorge annulaire interne (56).