Brevet FR2964944A1 — publié le 20120323

Arrière-plan de l'invention La présente invention se rapporte au domaine général de la commande de l'orientation des pales de soufflante d'un turbopropulseur. Un domaine privilégié d'application de l'invention est celui des turbopropulseurs d'avion à double hélice. Un turbopropulseur d'avion à double hélice comprend une turbine à deux rotors contrarotatifs entraînant chacun un ensemble de pales de soufflante non carénées. Dans ce type de moteur d'avion, l'orientation des pales de soufflante (on parle également de réglage du pas) constitue l'un des paramètres permettant de gérer la poussée du moteur. La demande de brevet français n° 10 51458 déposée le 1er mars 2010 par la Demanderesse décrit un système de commande de l'orientation des pales de soufflante d'un tel turbopropulseur. Dans ce document, chaque pale est couplée, pour le réglage de son orientation, à un support de pied de pale monté pivotant sur un anneau rotatif au moyen d'un engrenage conique, l'un des pignons de cet engrenage étant supporté par le support de pied de pale et l'autre pignon portant un contrepoids. Un vérin centré sur l'axe de rotation de l'anneau rotatif et solidaire en rotation du rotor de turbine est relié à chaque contrepoids par l'intermédiaire d'une biellette radiale. En actionnant le vérin, les biellettes agissent sur les contrepoids selon un principe bielle/manivelle afin de commander une rotation synchronisée des supports de pied de pale. Un tel système de commande présente de nombreux avantages. Il est en particulier fiable et léger car il possède relativement peu de pièces par rapport aux systèmes de commande de l'art antérieur. Les biellettes de ce système s'étendent radialement depuis le vérin jusqu'aux supports de pied de pale. Aussi, certaines de ces biellettes doivent notamment traverser une enceinte à huile dans laquelle sont montés différents paliers à roulement du turbopropulseur. Ceci est notamment le cas pour les biellettes du système de commande de l'ensemble amont de pales. Or, ces enceintes à huile sont tournantes, de sorte que l'huile qui est y présente est soumise à une force centrifuge. Par conséquent, afin d'éviter toute fuite d'huile à l'extérieur de l'enceinte à huile, il est nécessaire de rendre étanche la traversée des cloisons de l'enceinte à huile par les biellettes du système de commande. Objet et résumé de l'invention La présente invention a donc pour but principal de répondre à ces attentes en proposant un dispositif permettant d'assurer une étanchéité au niveau de la cloison de l'enceinte à huile traversée par les biellettes du système de commande. Conformément à l'invention, ce but est atteint grâce à un dispositif d'étanchéité comprenant un soufflet de forme tronconique destiné à être traversé par la biellette et ayant, au niveau de son extrémité la plus large, des moyens de fixation sur la cloison à étancher et, au niveau de son extrémité la plus étroite, un joint torique au travers duquel la biellette est apte à coulisser. L'étanchéité est assurée, d'une part au niveau de l'extrémité la plus large du soufflet par sa fixation sur la cloison à étancher, et d'autre part au niveau de l'extrémité la plus étroite du soufflet par le joint torique dans lequel peut coulisser la biellette. En fonctionnement, la biellette du système de commande est soumise aussi bien à des déplacements radiaux qu'à des déplacements latéraux. La section plissée du soufflet et sa forme tronconique permettent à celui-ci d'absorber les mouvements latéraux de la biellette. De plus, le coulissement de la biellette au travers du joint torique du dispositif permet d'absorber les mouvements radiaux de la biellette. L'extrémité la plus large du soufflet peut comprendre une bride de fixation destinée à être fixée sur la cloison à étancher. Par ailleurs, le soufflet est de préférence métallique. De plus, le soufflet peut comprendre une section plissée du côté de son extrémité la plus étroite. L'invention concerne également un système pour la commande de l'orientation des pales de soufflante d'un turbopropulseur comprenant au moins un ensemble de pales de soufflante à orientation réglable, ledit ensemble étant solidaire en rotation d'un anneau rotatif lié mécaniquement à un carter tournant, chaque pale de l'ensemble étant couplée, pour le réglage de son orientation, à un support de pied de pale monté pivotant sur l'anneau rotatif au moyen d'un engrenage conique formé d'une première roue dentée solidaire du support de pied de pale et centrée sur un axe radial à l'anneau rotatif et d'une seconde roue dentée solidaire de l'anneau rotatif, centrée sur un axe tangentiel audit anneau rotatif, et portant un contrepoids excentré par rapport à son axe de rotation, le système comprenant en outre un vérin centré sur l'axe de rotation de l'anneau rotatif, solidaire en rotation du carter tournant et dont la tige est reliée à chaque contrepoids par l'intermédiaire de biellettes radiales et de guignols de renvoi d'angle, le système comprenant en outre, pour chaque biellette radiale, un dispositif d'étanchéité tel que défini précédemment. L'invention concerne encore un turbopropulseur à double hélice, comportant une turbine à deux carters tournant contrarotatifs et deux ensembles de pales de soufflante à orientation réglable solidaires en rotation de deux anneaux rotatifs respectivement liés aux carters tournant, la commande de l'orientation des pales de soufflante d'au moins l'un des ensembles étant réalisée par un système tel que défini précédemment. Brève description des dessins D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. Sur les figures : - la figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un turbopropulseur à double hélice muni d'un système de commande de l'orientation des hélices auquel s'applique en particulier l'invention ; - la figure 2 est une vue agrandie de la figure 1 montrant l'emplacement du dispositif d'étanchéité selon l'invention ; - les figures 3A et 3B montrent de façon schématique la cinématique du système de commande des figures 1 et 2 ; et - la figure 4 est une vue agrandie du dispositif d'étanchéité de la figure 2. Description détaillée d'un mode de réalisation35 La figure 1 représente de façon très schématique un exemple de réalisation d'un turbopropulseur 10 d'avion du type à double hélice. Le turbopropulseur 10 comprend notamment un axe longitudinal 12 et une nacelle annulaire 14 disposée coaxialement autour de l'axe longitudinal. D'amont en aval, il comprend en outre un compresseur 16, une chambre de combustion 18 et une turbine 20 dite de puissance entraînant en rotation (de façon directe ou indirecte) deux carters tournant 22a, 22b. Le turbopropulseur 10 comprend encore un ensemble amont (ou avant) 24a et un ensemble aval (ou arrière) 24b de pales de soufflante 26 à orientation réglable. Les pales de soufflante 26 de chaque ensemble 24a, 24b sont plus précisément montées sur un anneau rotatif 28a, 28b en forme de plate-forme annulaire centrée sur l'axe longitudinal 12 du turbopropulseur. Chaque carter tournant 22a, 22b porte et entraîne en rotation l'un des anneaux rotatifs 28a, 28b sur lequel est monté l'un des ensembles 24a, 24b de pales de soufflante à orientation réglable. Le turbopropulseur 10 comprend encore un système pour la commande de l'orientation des pales de soufflante des ensembles amont 24a et aval 24b. Ce système de commande est décrit dans la demande de brevet français n° 10 51458 déposée le 1er mars 2010 par la Demanderesse et dont le contenu est incorporé ici par référence. Comme représenté sur la figure 2, le système de commande comprend deux vérins 30a, 30b cylindriques actionnant des mécanismes de changement de l'orientation des pales de soufflante des ensembles amont et aval, ces mécanismes étant formés notamment à partir de biellettes décrites ultérieurement. Les vérins 30a, 30b sont coaxiaux, centrés sur l'axe longitudinal 12 et solidaires en rotation d'un arbre du carter tournant 22b entraînant en rotation l'ensemble aval 24b. Les tiges 32a, 32b respectives de ces deux vérins translatent axialement le long de l'axe longitudinal 12, la tige 32a du vérin extérieur 30a permettant d'ajuster l'orientation des pales de soufflante de l'ensemble amont 24a et la tige 32b du vérin intérieur 30b permettant d'ajuster l'orientation des pales de soufflante de l'ensemble aval 24b. Un palier à roulement 34 est monté entre la tige 32a du vérin intérieur 30b et le mécanisme de changement de l'orientation des pales de soufflante de l'ensemble amont afin de transmettre les efforts axiaux du vérin intérieur vers le mécanisme tout en laissant ces deux entités libres de tourner dans des sens opposés. Par ailleurs, comme représenté sur les figures 3A et 3B, chaque pale 26 des ensembles 24a, 24b est couplée à un support de pied de pale 36 monté pivotant sur l'anneau rotatif 28a, 28b au moyen d'un engrenage conique 38. Cet engrenage conique est formé d'une première roue dentée 40, solidaire du support de pied de pale et centrée sur un axe radial 42 à l'anneau rotatif, et d'une seconde roue dentée 44 solidaire de l'anneau rotatif et centrée sur un axe tangentiel 46 à cet anneau rotatif. Le nombre de dents de la première roue dentée 40 est choisi de façon à être sensiblement deux fois supérieur au nombre de dents de la seconde roue dentée 44. Ainsi, une rotation de 90° de la seconde roue dentée entraînera une rotation de 45° environ de la première roue dentée. Quant à la seconde roue dentée 44 de chaque engrenage conique, elle porte une masselotte formant contrepoids 48, celui-ci étant excentré par rapport à l'axe de rotation 46 de la roue. La masse de ce contrepoids est prédéfinie en fonction notamment des caractéristiques des pales de soufflante. Chaque mécanisme de changement de l'orientation des pales de soufflante comprend en outre une pluralité de bras de liaison qui relient la tige 32a, 32b du vérin 30a, 30b correspondant aux contrepoids 48 de l'ensemble correspondant de pales de soufflante. Ces bras de liaison ont pour fonction de convertir le déplacement axial de la tige du vérin en une rotation synchronisée des contrepoids de l'ensemble correspondant de pales de soufflante autour de leur axe de rotation 46 respectif. A cet effet, chaque bras de liaison comprend notamment une biellette radiale 50a, 50b traversant un bras de carter 52a, 52b du turbopropulseur et ayant une extrémité reliée au contrepoids correspondant et l'autre extrémité reliée à une branche d'un guignol de renvoi d'angle 54a, 54b dont l'autre branche est reliée à la tige 32a, 32b du vérin correspondant. Chaque bras de liaison comprend également une biellette de guidage (non représentées sur les figures) dont une extrémité est reliée à la liaison entre les deux branches du guignol de renvoi d'angle et dont l'autre extrémité sert de support de guidage pour la biellette radiale. Au niveau des vérins 30a, 30b, le turbopropulseur 10 comprend aussi une enceinte à huile 56 à l'intérieur de laquelle sont disposés les différents paliers à roulement supportant en rotation les arbres de rotor (et en particulier le palier à roulement 34). Cette enceinte à huile (qui est soumise aux effets de la force centrifuge due à la rotation des rotors) est centrée sur l'axe longitudinal 12 du turbopropulseur et est délimité radialement à l'extérieur par une cloison annulaire 58 solidaire du rotor d'entraînement de l'ensemble amont 24a. Cette cloison 58 qui est formée d'une double paroi est donc traversée de part en part par les biellettes radiales 50a du mécanisme de changement de l'orientation des pales de soufflante de l'ensemble amont. Afin d'éviter toute fuite d'huile hors de l'enceinte à huile 56, il est nécessaire d'assurer une étanchéité au niveau de cette traversée de cloison 58 par les biellettes radiales 50a. A cet effet, selon l'invention, il est prévu pour chaque biellette radiale un dispositif d'étanchéité comprenant notamment un soufflet 60 de forme tronconique qui est monté autour de la portion de biellette traversant la cloison 58 (voir la figure 4). Au niveau de son extrémité la plus large, ce soufflet comprend une bride annulaire de fixation 62 montée sur la cloison par l'intermédiaire de systèmes de vis/écrous 64. A son extrémité opposée (c'est-à-dire au niveau de son extrémité la plus étroite), le soufflet comporte un joint torique 66 au travers duquel la biellette radiale 50a est apte à coulisser. C'est également au niveau de cette extrémité la plus étroite qu'est formée la section plissée 68 du soufflet. Par ailleurs, le soufflet est avantageusement réalisé dans un métal (par exemple du type Inconel®) qui lui confère une certaine tenue mécanique. Ainsi, l'étanchéité est assurée, d'une part au niveau de l'extrémité la plus large du soufflet par sa fixation sur la cloison 58 à étancher, et d'autre part au niveau de l'extrémité la plus étroite du soufflet par le joint torique 66 dans lequel peut coulisser la biellette radiale 50a. En fonctionnement, la biellette radiale 50a du système de commande est soumise aussi bien à des déplacements radiaux (c'est-à- dire parallèlement à son axe de révolution) qu'à des déplacements latéraux. La section plissée 68 du soufflet et sa forme tronconique permettent à celui-ci d'absorber les mouvements latéraux de la biellette. Quant aux mouvements radiaux de la biellette, ils sont absorbés par le coulissement de la biellette au travers du joint torique 66. On notera que sur l'exemple de réalisation de la figure 4, la cloison 58 à étancher présente deux parois espacées radialement l'une de l'autre. Aussi, afin d'assurer une étanchéité parfaite, le soufflet 60 du dispositif d'étanchéité comprend deux enveloppes, l'une d'entre elles étant fixée sur l'une des parois de la cloison et l'autre étant fixée sur l'autre paroi. Bien entendu, en cas de cloison à étancher à simple paroi, le soufflet pourra comporter une seule enveloppe. REVENDICATIONS1. Dispositif d'étanchéité pour la traversée de cloison par une biellette d'un système de commande de l'orientation des pales de soufflante d'un turbopropulseur, caractérisé en ce qu'il comprend un soufflet (60) de forme tronconique destiné à être traversé par la biellette (50a) et ayant, au niveau de son extrémité la plus large, des moyens de fixation (62, 64) sur la cloison (58) à étancher et, au niveau de son extrémité la plus étroite, un joint torique au travers duquel la biellette est apte à coulisser. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel l'extrémité la plus large du soufflet comprend une bride de fixation (62) destinée à être fixée sur la cloison (58) à étancher. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel le soufflet est métallique. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, 20 dans lequel le soufflet comprend une section plissée (68) du côté de son extrémité la plus étroite. 5. Système pour la commande de l'orientation des pales de soufflante d'un turbopropulseur comprenant au moins un ensemble (24a, 25 24b) de pales (26) de soufflante à orientation réglable, ledit ensemble étant solidaire en rotation d'un anneau rotatif (28a, 28b) lié mécaniquement à un carter tournant (22a, 22b), chaque pale de l'ensemble étant couplée, pour le réglage de son orientation, à un support de pied de pale (36) monté pivotant sur l'anneau rotatif au moyen d'un 30 engrenage conique (38) formé d'une première roue dentée (40) solidaire du support de pied de pale et centrée sur un axe radial (42) à l'anneau rotatif et d'une seconde roue dentée (44) solidaire de l'anneau rotatif, centrée sur un axe tangentiel (46) audit anneau rotatif, et portant un contrepoids (48) excentré par rapport à son axe de rotation, le système 35 comprenant en outre un vérin (30a, 30b) centré sur l'axe de rotation (12) de l'anneau rotatif, solidaire en rotation du carter tournant et dont la tige15(32a, 32b) est reliée à chaque contrepoids par l'intermédiaire de biellettes radiales (50a, 50b) et de guignols de renvoi d'angle (54a, 54b), caractérisé en ce qu'il comprend en outre, pour chaque biellette radiale, un dispositif d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 4. 6. Turbopropulseur à double hélice, comportant une turbine (20) à deux carters tournant (22a, 22b) contrarotatifs et deux ensembles (24a, 24b) de pales (26) de soufflante à orientation réglable solidaires en rotation de deux anneaux rotatifs (28a, 28b) respectivement liés aux carters tournant, la commande de l'orientation des pales de soufflante d'au moins l'un des ensembles étant réalisée par un système selon la revendication 5.