Brevet FR2977636A1 — publié le 20130111

Arrière-plan de l'invention La présente invention se rapporte au domaine général des turbopropulseurs munis de deux hélices contrarotatives entraînées en rotation au moyen d'une turbine simple. Elle vise plus précisément un dispositif de lubrification d'un palier à roulement inter-arbres de turbopropulseur à double hélice. De façon connue, un turbopropulseur d'avion à double hélice comprend deux ensembles contrarotatifs de pales de soufflante non carénées. Dans certaines architectures de turbopropulseur à double hélice, ces ensembles de pales de soufflante sont entraînés en rotation par une turbine de puissance à deux rotors contrarotatifs. Dans d'autres architectures plus particulièrement concernées par la présente invention, les ensembles de pales de soufflante sont entraînées par un même et unique rotor de la turbine de puissance. On pourra par exemple se référer au document FR 2,942,203 qui décrit un exemple de réalisation d'une telle architecture. Les hélices contrarotatives d'un tel turbopropulseur peuvent être entraînées en rotation directement ou indirectement par l'intermédiaire d'un train épicycloïdal. Généralement, ce train épicyclo dal comporte une entrée qui est reliée vers l'amont à un arbre de rotor de la turbine de puissance pour être entraîné par celle-ci, et deux sorties qui sont reliées chacune vers l'aval à un arbre de puissance pour entraîner en rotation les deux ensembles de pales de soufflante du turbopropulseur de façon contrarotative. Avec ce type d'architecture, les arbres de puissance sont disposés de façon concentrique autour de l'axe longitudinal du turbopropulseur et un ou plusieurs paliers à roulement inter-arbres sont positionnés entre ces arbres pour les supporter en rotation. La présence d'un palier inter-arbres nécessite une lubrification de ses roulements. Or, ce palier étant disposé entre deux arbres rotatifs, il est difficile d'y acheminer de l'huile de lubrification à l'aide de gicleurs nécessitant d'être fixés sur des parties fixes du moteur. Par ailleurs, le positionnement à l'aval du palier inter-arbres le rend particulièrement isolé au sein du moteur.35 Objet et résumé de l'invention La présente invention a donc pour but principal de pallier de tels inconvénients en proposant un dispositif permettant d'assurer une lubrification efficace du palier inter-arbres situé entre les deux arbres de puissance d'un turbopropulseur à double hélice. Conformément à l'invention, ce but est atteint grâce à un dispositif de lubrification d'un palier à roulement inter-arbres de turbopropulseur à double hélice, comprenant un train épicyclo dal ayant une entrée destinée à être reliée en amont à un arbre de rotor d'une turbine de puissance du turbopropulseur et deux sorties reliées chacune en aval à un arbre de puissance, les arbres de puissance comprenant un arbre interne disposé autour d'un axe longitudinal du turbopropulseur et destiné à entraîner en rotation un premier ensemble d'hélices et un arbre externe disposé autour de l'arbre interne en lui étant concentrique et destiné à entraîner en rotation un second ensemble d'hélices de façon contrarotative par rapport au premier ensemble, les arbres de puissance comprenant une portion sensiblement cylindrique se prolongeant vers l'aval par une portion sensiblement tronconique s'évasant vers l'aval, un palier à roulement aval disposé entre les arbres interne et externe au niveau d'une extrémité aval de leur portion tronconique respective, un fourreau annulaire disposé à l'intérieur de l'arbre externe et autour de l'arbre interne en étant solidaire en rotation de celui-ci et en ménageant avec l'arbre interne un espace annulaire qui forme un canal d'écoulement d'huile de lubrification, ledit canal d'écoulement d'huile de lubrification débouchant à l'aval au niveau du palier à roulement aval, et au moins un gicleur d'huile de lubrification débouchant longitudinalement au niveau d'une extrémité amont du canal d'écoulement d'huile de lubrification. En fonctionnement, le gicleur diffuse de l'huile de lubrification dans le canal d'écoulement d'huile. Sous l'effet de la force centrifuge induite par la rotation de l'arbre interne, l'huile va alors se propager d'amont en aval dans ce canal, et notamment le long de la portion tronconique de ce canal, jusqu'à parvenir à son extrémité aval où il alimentera en huile le palier à roulement inter-arbres pour en lubrifier les roulements. Un tel dispositif de lubrification ainsi présente de multiples avantages. Notamment, le gicleur peut avantageusement être solidaire de l'un des satellites du train épicycloïdal et utiliser ainsi une partie de l'huile nécessaire à la lubrification de ces satellites. Par ailleurs, la lubrification du palier à roulement inter-arbres peut être réalisée par la bague interne de celui-ci, ce qui assure une meilleure lubrification des roulements et réduit le débit d'huile nécessaire (par rapport à une injection d'huile directe sur les roulements). Le gicleur d'huile de lubrification peut déboucher au niveau de l'extrémité amont du canal d'écoulement d'huile par l'intermédiaire d'une écope centrifuge amont. De même, le canal d'écoulement d'huile peut déboucher à l'aval au niveau du palier à roulement aval par l'intermédiaire d'une écope centrifuge aval. Dans ce cas, l'écope centrifuge aval est avantageusement percée de perçages d'écope débouchant longitudinalement au niveau d'une bague interne du palier à roulement aval. Le fourreau peut comprendre une portion sensiblement cylindrique se prolongeant vers l'aval par une portion sensiblement tronconique s'évasant vers l'aval, ladite portion tronconique présentant avantageusement des ouvertures pour le passage de bras pour la commande de l'orientation des pales du second ensemble. De préférence, le fourreau comporte des cannelures destinées à coopérer avec des cannelures correspondantes d'un palier à roulement mobile apte à coulisser longitudinalement le long dudit fourreau. Un tel palier mobile qui est utilisé pour assurer la commande de l'orientation des pales du second ensemble peut ainsi être également lubrifié. De plus, les cannelures sur lequel peut coulisser le palier mobile sont disposées sur le fourreau, et non directement sur l'arbre interne de puissance, ce qui évite tout risque de rupture de cet arbre de puissance en cas de défaillance des cannelures. Avec une telle configuration, le fourreau comporte avantageusement, au niveau des cannelures, des perçages intermédiaires débouchant radialement dans le canal d'écoulement d'huile et s'ouvrant dans une baignoire de récupération d'huile formée dans une bague interne du palier à roulement mobile. Le fourreau peut comprendre, au niveau de son extrémité amont, des perçages amont débouchant radialement dans le canal d'écoulement d'huile et s'ouvrant au niveau d'une bague interne d'un palier à roulement amont. Un tel palier à roulement qui est utilisé pour supporter en rotation le premier ensemble d'hélices peut ainsi être également lubrifié. L'invention concerne également un turbopropulseur à double hélice, comprenant un premier et un second ensembles d'hélices entraînées en rotation par un rotor d'une turbine de puissance, et un dispositif de lubrification 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 demi-coupe longitudinale d'un turbopropulseur à double hélice muni d'un dispositif de lubrification conforme à l'invention ; - la figure 2 est une vue détaillée du dispositif de lubrification de la figure 1 ; - les figures 3 à 5 sont des loupes de la figure 2 ; et - la figure 6 est une vue en perspective du dispositif de lubrification de la figure 1 dans sa partie aval. Description détaillée de l'invention La figure 1 représente de façon très schématique un exemple de réalisation d'un turbopropulseur d'avion du type à double hélice. Un tel turbopropulseur est connu et ne sera donc pas décrit en détails. Le turbopropulseur 10 comprend notamment un axe longitudinal 12 et une nacelle annulaire 14 disposée coaxialement autour de l'axe longitudinal. Le turbopropulseur 10 comprend outre, d'amont en aval, un compresseur basse-pression 16, un compresseur haute-pression 18, une chambre de combustion 20, une turbine haute-pression 22 et une turbine de pression intermédiaire 24. En aval de la turbine de pression intermédiaire 24 se trouve un système d'hélices contrarotatives, à savoir un ensemble amont (ou avant) 26a et un ensemble aval (ou arrière) 26b de pales de soufflante à orientation réglable. Ce système d'hélices contrarotatives est entraîné en rotation au moyen d'une turbine basse-pression 28 disposée en aval de la turbine de pression intermédiaire 24. Cette turbine basse-pression comporte notamment un rotor 30 qui entraîne en rotation les deux ensembles 26a, 26b de pales par l'intermédiaire d'un train épicycloïdal 32. Le train épicycloïdal se compose de plusieurs satellites et porte-satellites (non représentés) et présente une entrée reliée en amont à un arbre 34 du rotor 30 de la turbine basse-pression centré sur l'axe longitudinal 12 du turbopropulseur, et deux sorties reliées chacune en aval à un arbre de puissance. Plus précisément, l'une des sorties du train épicycloïdal est reliée en aval à un arbre interne de puissance 36 disposé autour de l'axe longitudinal 12 du turbopropulseur et destiné à entraîner en rotation l'ensemble aval 2613 de pales. Quant à l'autre sortie du train épicycloïdal, elle est reliée en aval à un arbre externe de puissance 38 disposé autour de l'arbre interne 36 en lui étant concentrique et destiné à entraîner en rotation l'ensemble amont 26a de pales. Comme représenté plus précisément sur la figure 2, les arbres de puissance 36, 38 comportent chacun une portion amont sensiblement cylindrique 36a, 38a qui se prolonge par une portion aval sensiblement tronconique 3612, 3812 qui s'évase vers l'aval. Par ailleurs, il est prévu de positionner deux paliers à roulement entre les arbres de puissance 36, 38, à savoir un palier à roulement aval 40 disposé au niveau de l'extrémité aval de leur portion tronconique 3612, 38b respective, et un palier à roulement amont 42 au niveau de l'extrémité amont de leur portion cylindrique 361 38a respective. Ces paliers à roulement inter-arbres servent à supporter en rotation les arbres de puissance entre eux. Typiquement, le palier amont 42 est du type à billes tandis que le palier aval 40 est du type à rouleaux. De plus, un palier à roulement mobile 44 peut également être positionné entre les deux arbres de puissance. Ce palier mobile est généralement utilisé pour réaliser la commande de l'orientation des pales de l'ensemble amont 26a de pales. Typiquement, le palier mobile 44 comprend une bague interne 46 qui est solidaire de la tige 48 d'un vérin 50 centré sur l'axe longitudinal 12 du turbopropulseur et disposé à l'intérieur de l'arbre interne de puissance. Quant à la bague externe 52 du palier mobile, elle est reliée à un système de bras de commande 54 pour l'orientation du calage des pales de l'ensemble amont. Ce palier 44 est ainsi mobile le long de l'axe longitudinal du turbopropulseur selon un mécanisme décrit ultérieurement. On décrira maintenant le dispositif conforme à l'invention permettant d'assurer une lubrification des différents paliers identifiés ci-dessus, et notamment des paliers inter-arbres amont et aval. Le dispositif de lubrification selon l'invention comprend un ou plusieurs gicleurs d'huile 56 qui sont solidaires de l'un des satellites du train épicycloïdal 32. Ces gicleurs sont alimentés en amont en huile de lubrification provenant d'un prélèvement sur le circuit de lubrification des différents satellites du train épicycloïdal. Le dispositif de lubrification comprend également un fourreau annulaire 58 qui est positionné autour de l'arbre interne en lui étant solidaire en rotation (et qui est disposé à l'intérieur de l'arbre externe). Plus précisément, ce fourreau comprend également une portion amont sensiblement cylindrique 58a, qui se prolonge par une portion aval sensiblement tronconique 5812 qui s'évase vers l'aval. Il délimite avec l'arbre interne sur lequel il est fixé un espace annulaire 60 qui forme un canal d'écoulement de l'huile de lubrification. Ce canal d'écoulement d'huile 60 s'étend longitudinalement entre une extrémité amont en regard de laquelle débouche le ou les gicleurs d'huile 56 et une extrémité aval qui débouche au niveau du palier à roulement aval 40. Ainsi, l'huile de lubrification qui est injectée par le ou les gicleurs au niveau de l'extrémité amont du canal d'écoulement d'huile s'écoule longitudinalement à l'intérieur de celui-ci d'amont et en aval sous l'effet de la force centrifuge de rotation de l'arbre interne de puissance, « remonte » le long de la portion tronconique de ce canal (correspondant à l'emplacement de la portion tronconique de l'arbre interne) et débouche à l'extrémité de celui-ci pour alimenter en huile les roulements du palier inter-arbres aval pour les lubrifier. A cet effet, le ou les gicleurs d'huile de lubrification 56 débouchent au niveau de l'extrémité amont du canal d'écoulement d'huile par l'intermédiaire d'une écope centrifuge amont 62. Cette écope permet de collecter l'huile injectée et de faciliter ainsi l'alimentation en huile du canal d'écoulement d'huile. Cette écope amont est plus particulièrement percée de perçages d'écope 64 longitudinaux débouchant à l'intérieur du canal d'écoulement d'huile. Plus en aval dans le sens d'écoulement de l'huile, le fourreau 58 comprend, au niveau de son extrémité amont, des perçages amont 66 débouchant radialement dans le canal d'écoulement d'huile 60 et s'ouvrant au niveau de la bague interne 68 du palier à roulement amont 42 (voir notamment la figure 3). Cette bague interne est elle-même munie de perçages 69 en regard des perçages amont 66 du fourreau pour permettre à l'huile de venir lubrifier les billes du palier inter-arbres amont. Toujours plus en aval dans le sens d'écoulement de l'huile (figure 4), le fourreau 58 comprend, au niveau de sa portion cylindrique 58a, des cannelures 70 qui sont destinées à coopérer avec des cannelures correspondantes (non visibles sur la figure 4) du palier à roulement mobile 44 pour lui permettre de coulisser longitudinalement le long dudit fourreau sous l'effet de l'actionnement du vérin 50 de commande de l'orientation des pales de l'ensemble amont de pales. Au niveau de ses cannelures 70, le fourreau comporte des perçages intermédiaires 72 qui débouchent radialement dans le canal d'écoulement d'huile 60 et qui s'ouvrent dans une baignoire de récupération d'huile 74 formée dans la bague interne 46 du palier à roulement mobile 44. Quelle que soit la position longitudinale du palier mobile par rapport au fourreau, la baignoire de récupération d'huile 74 peut ainsi être toujours alimentée en huile par l'intermédiaire des perçages intermédiaires 72 qui débouchent à l'intérieur de celle-ci. Comme pour le palier inter-arbres amont, la bague interne 46 du palier mobile est elle-même munie de perçages 75 débouchant dans la baignoire de récupération d'huile 74 pour permettre à l'huile de venir lubrifier les roulements du palier mobile. Encore plus en aval dans le sens d'écoulement de l'huile (figure 5), le canal d'écoulement d'huile 60 débouche à l'aval au niveau du palier inter-arbres aval 40 par l'intermédiaire d'une écope centrifuge aval 76. Cette écope permet de collecter l'huile acheminée par le canal 60 et de faciliter ainsi l'alimentation en huile du palier inter-arbres aval. Cette écope aval est plus particulièrement percée de perçages d'écope 78 longitudinaux débouchant au niveau de la bague interne 80 du palier aval, cette bague interne étant elle-même munie de perçages pour permettre à l'huile de venir lubrifier les rouleaux du palier. Selon une disposition avantageuse de l'invention représentée notamment sur la figure 6, la portion tronconique 58b du fourreau 58 présente des ouvertures 82 ménagées pour le passage des bras de commande 54 pour l'orientation du calage des pales de l'ensemble amont 26a. Ainsi, dans cette portion tronconique, le fourreau est percé pour former plusieurs canaux 84 dans lesquels s'écoule l'huile de lubrification.10 REVENDICATIONS1. Dispositif de lubrification d'un palier à roulement inter-arbres de turbopropulseur à double hélice, comprenant : un train épicycloïdal (32) ayant une entrée destinée à être reliée en amont à un arbre (34) de rotor d'une turbine de puissance (28) du turbopropulseur et deux sorties reliées chacune en aval à un arbre de puissance, les arbres de puissance comprenant un arbre interne (36) disposé autour d'un axe longitudinal (12) du turbopropulseur et destiné à entraîner en rotation un premier ensemble d'hélices (2612) et un arbre externe (38) disposé autour de l'arbre interne en lui étant concentrique et destiné à entraîner en rotation un second ensemble d'hélices de façon contrarotative par rapport au premier ensemble, les arbres de puissance comprenant une portion sensiblement cylindrique (36a, 38a) se prolongeant vers l'aval par une portion sensiblement tronconique (3612, 38b) s'évasant vers l'aval ; un palier à roulement aval (40) disposé entre les arbres interne et externe au niveau d'une extrémité aval de leur portion tronconique respective ; un fourreau annulaire (58) disposé à l'intérieur de l'arbre externe et autour de l'arbre interne en étant solidaire en rotation de celui-ci et en ménageant avec l'arbre interne un espace annulaire qui forme un canal d'écoulement d'huile de lubrification (60), ledit canal d'écoulement d'huile de lubrification débouchant à l'aval au niveau du palier à roulement aval , et au moins un gicleur d'huile de lubrification (56) débouchant longitudinalement au niveau d'une extrémité amont du canal d'écoulement d'huile de lubrification. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le gicleur d'huile de lubrification (58) débouche au niveau de l'extrémité amont du canal d'écoulement d'huile (60) par l'intermédiaire d'une écope centrifuge amont (62). 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel le canal d'écoulement d'huile (60) débouche à l'aval au niveau du palier à roulement aval (40) par l'intermédiaire d'une écope centrifuge aval (76). 4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel l'écope centrifuge aval (76) est percée de perçages d'écope (78) débouchant longitudinalement au niveau d'une bague interne (80) du palier à roulement aval. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le fourreau (58) comprend une portion sensiblement cylindrique (58a) se prolongeant vers l'aval par une portion sensiblement tronconique (5812) s'évasant vers l'aval, ladite portion tronconique présentant des ouvertures (82) pour le passage de bras (54) pour la commande de l'orientation des pales du second ensemble. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le fourreau comporte des cannelures (70) destinées à coopérer avec des cannelures correspondantes d'un palier à roulement mobile (44) apte à coulisser longitudinalement le long dudit fourreau. 7. Dispositif selon la revendication 6, dans lequel le fourreau comporte, au niveau des cannelures (70), des perçages intermédiaires (72) débouchant radialement dans le canal d'écoulement d'huile (60) et s'ouvrant dans une baignoire de récupération d'huile (74) formée dans une bague interne (46) du palier à roulement mobile. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le fourreau comprend, au niveau de son extrémité amont, des perçages amont (66) débouchant radialement dans le canal d'écoulement d'huile (60) et s'ouvrant au niveau d'une bague interne (68) d'un palier à roulement amont (42). 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel le gicleur d'huile de lubrification (56) est solidaire d'un satellite du train épicycloïdal. 10. Turbopropulseur à double hélice, comprenant un premier et un second ensembles d'hélices (26a, 2612) entraînées en rotation par un rotor d'une turbine de puissance, et un dispositif de lubrification selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.