Brevet FR2976975A1 — publié le 20121228

Le domaine de la présente invention est celui des turboréacteurs et, plus particulièrement, celui de leur boîtier d'accessoires, connus généralement sous le nom de relais d'accessoires ou sous la dénomination anglaise d'"Accessory Gear Box" (AGB). Une partie de la puissance générée par un turboréacteur est utilisée pour alimenter en énergie différents équipements de celui-ci. Cette puissance est prélevée mécaniquement sur l'arbre du corps haute pression (HP) du turboréacteur par un arbre de prise de mouvement qui entraîne un arbre d'entrée dans le relais d'accessoires. Ce boîtier contient un certain nombre d'engrenages reliés à des équipements ou accessoires, comme par exemple un générateur électrique, un demarreur, un alternateur, des pompes hydrauliques, à carburant ou à huile, etc. Ces divers accessoires sont entraînés mécaniquement par l'arbre d'entrée dans 1'AGB qui leur transmet à chacun, par l'intermédiaire des engrenages de 1'AGB, une partie de la puissance prélevée sur l'arbre HP. L'AGB comporte généralement un boîtier de forme cylindrique, fabriqué par fonderie en un alliage d'aluminium, qui est fermé en dessus et en dessous par deux parois sensiblement parallèles, définissant ainsi un logement pour accueillir les roues d'engrenage qui entraînent les accessoires. Chaque roue d'engrenage comporte un arbre qui est apte à recevoir l'arbre d'entraînement d'un accessoire et l'une d'entre elles est reliée également à l'arbre d'entrée dans l'AGB. Les différents accessoires entraînés par l'AGB sont montés directement sur le boîtier de fonderie, les arbres d'entraînement de ces accessoires passant au travers de découpes pratiquées dans une des parois de ce boîtier pour entraîner ceux-ci et dimensionnées pour permettre le montage de la roue d'engrenage correspondante à l'intérieur du boîtier. Les roues d'engrenage sont positionnées dans le boîtier de fonderie en étant portées, d'un côté, par celle des parois du boîtier qui est opposée à la découpe de passage de son arbre d'entraînement et, de l'autre, par un couvercle amovible qui se fixe sur la paroi découpée du boîtier. En règle générale, sans que cette configuration soit impérative, l'arbre de la roue d'engrenage est porté, d'une part, par la bague externe d'un roulement à rouleaux fixé sur la paroi de fond non découpée du boîtier et, d'autre part, par la bague externe d'un roulement à billes fixé sur le couvercle associé audit accessoire. Dans un turboréacteur multiflux le relais d'accessoires est généralement monté sur le carter de soufflante à l'intérieur du compartiment de soufflante dans l'espace délimité intérieurement par le carter de soufflante et extérieurement par la nacelle. Sa forme épouse la courbure du compartiment de soufflante, les arbres d'entraînement des machines accessoires étant orientés selon l'axe du moteur. L'arbre de prise de puissance sur le rotor HP entraînant l'arbre d'entrée du relais est disposé à l'intérieur de l'un des bras du carter intermédiaire auquel est fixé le carter de soufflante. Les pompes hydrauliques connectées au relais d'accessoires tournent en permanence pendant le fonctionnement du moteur, il n'est pas prévu de pouvoir les déconnecter. Cette rotation, lorsque la pompe n'est pas active n'est accompagnée que d'une faible circulation de fluide hydraulique permettant le seul renouvellement de celui-ci; elle crée alors un échauffement important qui par conduction se transmet au boîtier du relais dont la température est par ailleurs proche des limites spécifiées. Il serait souhaitable d'éviter au relais d'accessoires de devoir absorber cette puissance supplémentaire. Il serait souhaitable aussi de pouvoir assurer la ventilation du compartiment de soufflante lorsque l'aéronef est à l'arrêt, et le moteur en fonctionnement. Une solution proposée, était d'installer un matériau isolant entre l'accessoire et le boîtier du relais. Cette isolation permet de diminuer la température interface vue par l'équipement mais elle ne permet pas d'évacuer le flux thermique. Par ailleurs la solution par simple isolation permet de 2 0 créer un gradient entre la température de l'équipement et la température du relais dans le cas où l'équipement est plus froid que ce dernier. Toutefois si l'équipement dissipe en propre de l'énergie qu'il doit évacuer, l'isolation a pour seul effet de limiter le flux thermique par conduction vers le relais d'accessoires et la température de l'équipement augmente jusqu'à dépasser éventuellement le seuil toléré. 25 On résout ce problème, conformément à l'invention, avec un relais d'accessoires apte notamment à être monté sur le carter de soufflante d'un turboréacteur comportant un arbre d'entrée et une pluralité de logements pour des arbres d'entraînement des accessoires, caractérisé par le fait qu'un compartiment apte à former interface avec un accessoire est ménagé sur le boîtier du relais 3 0 d'accessoires sur l'emplacement pour ledit accessoire, ledit compartiment interface comportant une ouverture d'entrée et une ouverture de sortie, les deux ouvertures étant agencées pour permettre la circulation d'air à l'intérieur du compartiment interface. En ménageant un tel compartiment interface, on isole efficacement et de manière active l'accessoire, générateur de chaleur, du relais d'accessoires. Dans la mesure où le problème concerne les pompes hydrauliques, l'emplacement sur lequel est adapté le compartiment interface est celui de la pompe hydraulique. Conformément à un mode de réalisation avantageux, le compartiment interface comprend un ventilateur faisant circuler l'air entre lesdites ouvertures d'entrée et de sortie d'air. Ce ventilateur est de préférence agencé pour être entraîné par l'arbre d'entraînement de l'accessoire concerné. Lorsqu'il y a au moins deux accessoires générateurs de chaleur, le relais d'accessoires comprend un second compartiment interface sur un second emplacement pour accessoire. Dans ce cas, il est opportun de réaliser la ventilation de l'ensemble en faisant communiquer, par un tube par exemple, l'ouverture d'entrée d'un compartiment interface avec l'ouverture de sortie de l'autre compartiment interface. Afin d'améliorer encore le système d'isolation, le compartiment interface comporte au moins une paroi en matériau isolant thermique du côté du montage de l'accessoire ou du relais. De cette manière, on évite un échauffement parasite de l'air de ventilation en circulation. L'invention porte également sur un turboréacteur multiflux comportant une soufflante et un relais d'accessoires monté à l'intérieur du compartiment de soufflante ménagé entre le carter de la soufflante et la nacelle entourant la soufflante, caractérisé par le fait que le compartiment interface communique par l'une desdites ouvertures avec l'air extérieur au compartiment de soufflante et par l'autre avec l'air intérieur au compartiment de soufflante. Par ce moyen, on utilise l'air de ventilation du compartiment interface pour assurer la ventilation du compartiment de soufflante même lorsque l'aéronef est au sol, à l'arrêt, moteur tournant. Cette solution est particulièrement avantageuse lorsque l'accessoire concerné est une pompe 3 0 hydraulique. Plus particulièrement, lorsque le relais d'accessoires comporte au moins deux accessoires chacun avec un compartiment interface, l'un des compartiments comprend un ventilateur, communiquant par une ouverture avec l'autre compartiment interface. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative détaillée qui va suivre, d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple purement illustratif et non limitatif, en référence aux dessins schématiques annexés. Sur ces dessins : La figure 1 représente en coupe axiale un moteur à double flux ; La figure 2 représente schématiquement l'agencement d'un relais d'accessoires de l'art antérieur ; La figure 3 représente schématiquement la solution de l'invention adaptée sur le relais d'accessoires de la figure 2 ; La figure 4 montre l'agencement de l'invention de la figure 3 plus en détails ; La figure 5 montre une variante de la solution de l'invention. Sur la figure 1, on a représenté les éléments qui composent classiquement un turboréacteur 1 à flux séparés. Celui-ci comprend de la gauche vers la droite une soufflante 2 ; le flux d'air comprimé est divisé en deux flux concentriques, un flux primaire intérieur P et un flux secondaire S, extérieur au précédent. Le flux primaire est guidé vers l'intérieur du moteur où il est comprimé à nouveau par le compresseur 5. Il alimente la chambre de combustion 6 où il est mélangé au carburant et brûlé. Les gaz chauds sont détendus dans différents étages de turbine 7 qui entraînent séparément, l'un le compresseur haute pression 5, l'autre le compresseur basse pression avec la soufflante 2. Le flux primaire est éjecté à travers la tuyère 8 de flux primaire. Le flux secondaire en aval de la soufflante 2 est guidé par la veine de flux secondaire, entre la paroi radialement intérieure formée par la carène de flux primaire et la paroi radialement extérieure formée par le carter de soufflante 3 et la virole du carter intermédiaire 4 puis est éjecté à travers la tuyère de flux secondaire. La nacelle 10 qui entoure la soufflante comprend une manche d'entrée d'air 11, une partie médiane, ménageant un compartiment 12 avec le carter de soufflante, et la tuyère 13 d'éjection du flux secondaire à laquelle est associé un inverseur de flux. Le moteur comprend un relais d'accessoires sur lequel sont montés et entraînés mécaniquement les équipements nécessaires au fonctionnement du moteur : générateur électrique, demarreur, alternateur, pompes hydrauliques à carburant et à huile. Le relais d'accessoires 20 est de manière classique pour ce type de moteur fixé sur le carter 3 de la soufflante au niveau du bras du carter intermédiaire 4 dans lequel est logé l'arbre de prise de puissance d'entraînement des engrenages contenus dans le boîtier du relais d'accessoires. Les figures 2 à 5 montrent, de manière schématique, l'agencement du relais d'accessoires 20. Sur la figure 2, un équipement 21 est monté, conformément à l'art antérieur sur le boîtier 23 du relais 20. Il est fixé par tout moyen amovible qui permet son montage et son démontage. A 10 l'intérieur du boîtier, on trouve les différentes roues 25 d'engrenage qui sont mises en mouvement par l'arbre moteur 26, lui-même entraîné par l'arbre de prise de puissance mentionné plus haut. L'équipement 21 est actionné par un arbre 21a qui traverse le couvercle du boîtier 23 du relais 20 et est relié à l'une des roues de l'engrenage contenu dans le boîtier 23. Selon l'art antérieur l'interface entre l'équipement 21 et le relais est constitué par le couvercle du boîtier et 15 l'emplacement sur le couvercle ménagé pour le recevoir avec les moyens d'attache appropriés. On a proposé de disposer un matériau isolant à cette interface. Cependant cette solution n'était pas satisfaisante pour un équipement générateur de chaleur, telle une pompe hydraulique qui vient à s'échauffer lorsque le débit du fluide hydraulique est faible, comme c'est le cas lorsque la pompe n'est pas utilisée. 20 Les figures 3 et 4 illustrent la solution de l'invention. Les pièces qui n'ont pas été modifiées portent la même référence. On a ménagé un compartiment interface 30, entre le relais et l'équipement 21. Il peut être réalisé sous la forme d'une pièce rapportée disposée sur le couvercle du boîtier du relais d'accessoires 20 et sur laquelle l'équipement est fixé. Ce compartiment 30 est 25 traversé par l'arbre 21a ; il comprend deux ouvertures, 31 et 33, le mettant en communication avec l'extérieur. L'ouverture 31 est du côté et à proximité de l'équipement 21, l'ouverture 33 s'étend sur la périphérie du compartiment interface, du côté du relais d'accessoires 20. A l'intérieur du compartiment interface 30, un ventilateur 35 est monté sur l'axe 21a d'entraînement de l'équipement 21. Le ventilateur est ici centrifuge à entrée axiale et échappement radial. 30 L'entrée axiale du ventilateur est tournée vers l'équipement 21, l'échappement radial est du côté du couvercle du relais d'accessoires. L'ouverture 31 est en communication par un conduit avec l'environnement extérieur au compartiment de soufflante 12 du moteur. L'ouverture 33 est en vis-à-vis de l'échappement radial du ventilateur 35. Une plaque 37 en matériau isolant est selon une mise en oeuvre préférée placée entre le compartiment 30 et le couvercle du relais d'accessoires.5 Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant. Lorsque le turboréacteur est en fonctionnement, il entraîne les équipements qui sont montés sur le relais d'accessoires 20, dont l'équipement 21. Plus particulièrement, cet équipement est une pompe hydraulique. En entraînant les organes mobiles de l'équipement 21, L'arbre 21a fait tourner le ventilateur 35 autour de son axe et celui-ci aspire l'air extérieur au compartiment au travers de l'ouverture d'entrée 31 ; l'air balaye la paroi de l'équipement 21 et est alors en échange thermique avec celle-ci. L'air de ventilation est ensuite comprimé par le ventilateur qui l'évacue au travers de l'ouverture périphérique 33 dans le compartiment de soufflante 12. On assure de cette façon à la fois l'évacuation de la chaleur générée par l'équipement et la ventilation du compartiment de soufflante. La plaque isolante 37 complète la protection du relais contre un échauffement dû à l'équipement 21. Selon une variante représentée sur la figure 5, on combine l'action protectrice de deux compartiments interfaces. Un second équipement 21' est pourvu d'un compartiment interface 30' avec le relais d'accessoires 20. Dans ce cas un seul ventilateur suffit à ventiler l'air au travers des compartiments interfaces 30 et 30'. Par exemple, la sortie 33 du premier compartiment interface 30 est reliée par un conduit à une ouverture d'entrée 31' du second compartiment interface 30'. La deuxième ouverture 33' du second compartiment interface 30' communique avec le compartiment de soufflante 12. Selon un autre mode de réalisation, au lieu de disposer le second compartiment 30' en aval du premier 30, on le place en amont du premier compartiment. On obtient le même résultat. 5 10 15 20 30 REVENDICATIONS1. Relais d'accessoires (20) apte notamment à être monté sur le carter de soufflante d'un turboréacteur, comportant un arbre d'entrée et une pluralité d'arbres d'entraînement des accessoires, caractérisé par le fait qu'un compartiment (30, 30') formant interface avec un accessoire (21, 21') est ménagé sur le boîtier (23) du relais d'accessoires (20) sur l'emplacement de l'accessoire, ledit compartiment interface (30, 30') comportant une ouverture d'entrée (31) et une ouverture de sortie (33), les deux ouvertures (31, 33) étant agencées pour permettre la circulation d'air à l'intérieur du compartiment (30, 30'). 2. Relais d'accessoires, selon la revendication 1, dont ledit emplacement sur le boîtier (23) avec compartiment interface (30, 30') est celui d'une pompe hydraulique. 3. Relais d'accessoires, selon l'une des revendications précédentes, dont le compartiment interface (30) comprend un ventilateur (35) faisant circuler l'air entre lesdites entrée et sortie d'air (31, 33). 4. Relais d'accessoires, selon la revendication précédente, dont le ventilateur (35) est agencé pour être entraîné par l'arbre d'entraînement (21a) de l'accessoire concerné (21). 5. Relais d'accessoires, selon l'une des revendications précédentes, comprenant un second compartiment interface (30') sur un second emplacement d'entraînement d'accessoire, 6. Relais d'accessoires, selon la revendication précédente, dont l'entrée (31') d'un compartiment interface communique avec la sortie (33) de l'autre compartiment. 7. Relais d'accessoires, selon l'une des revendications précédentes, dont le compartiment interface (30) comporte au moins une paroi (37) en matériau isolant thermique du côté du montage de l'accessoire ou du relais. 8. Turboréacteur multiflux comportant une soufflante et un relais d'accessoires conforme à l'une des revendications précédentes monté notamment sur le carter (3) de la soufflante (2) à l'intérieur du compartiment (12) de soufflante ménagé entre le carter de la soufflante et la nacelle entourant la soufflante, caractérisé par le fait que le compartiment interface 10(30) communique par l'une desdites ouvertures (31, 33) avec l'air extérieur au compartiment (12) de soufflante et par l'autre avec l'air intérieur au compartiment de soufflante. 9. Turboréacteur, selon la revendication précédente, dont le relais d'accessoires comporte au moins deux accessoires (21, 21') chacun avec un compartiment interface (30, 30'), l'un des compartiments comprenant un ventilateur, communiquant par une ouverture avec l'autre compartiment interface. 10. Turboréacteur selon l'une des revendications 8 et 9 dont le ou les compartiments interfaces sont montés sur les arbres d'entraînement des pompes hydrauliques.