Brevet FR2983909A1 — publié le 20130614

ENCEINTE LUBRIFIÉE LOGEANT UN PALIER INTER-TURBINE ET FERMÉE PAR UN JOINT À LABYRINTHE À FAIBLE USURE DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention se rapporte à une enceinte lubrifiée pour turbomachine d'aéronef, logeant un palier de roulement inter-turbine. Elle concerne plus particulièrement le joint d'étanchéité fermant la partie amont de cette enceinte. L'invention concerne tous les types de turbomachines d'aéronef, en particulier les turboréacteurs et les turbopropulseurs. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE Dans les réalisations classiques de l'art antérieur, une telle enceinte lubrifiée est généralement formée par un premier tourillon destiné à être solidaire en rotation d'un arbre de turbine basse pression, ainsi que par un second tourillon destiné à être solidaire en rotation d'un rotor de turbine haute pression. Sa délimitation s'effectue également par un joint d'étanchéité situé à l'amont de l'enceinte. Ce joint à labyrinthe est agencé entre le second tourillon et une paroi annulaire amont de fermeture de l'enceinte, fixée à l'extrémité aval du premier tourillon. La paroi annulaire amont et le premier tourillon délimitent un espace intérieur logeant une 30 bague support de roulement. Cette bague présente une extrémité aval fixée sur le premier tourillon, ainsi qu'une extrémité amont portant une piste annulaire externe d'un palier de roulement inter-turbine. La piste annulaire interne du palier inter-turbine est quant à elle portée par le second tourillon. En fonctionnement, la bague de support est susceptible de subir des déformations selon la direction radiale, en raison des efforts centrifuges et thermomécaniques qui s'appliquent sur le système, ainsi qu'en raison de la souplesse de la bague selon cette même direction radiale. Il en découle une importante variation de positionnement radial de la piste annulaire externe du palier de roulement, et, par voie de conséquence, une variation de positionnement radial du second tourillon portant une partie du joint d'étanchéité amont précité. Cela conduit inévitablement à une forte consommation du jeu au niveau de ce joint, favorisant son usure et réduisant considérablement sa durée de 20 vie. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention a donc pour but de remédier au moins partiellement aux inconvénients mentionnés ci-dessus, relatifs aux réalisations de l'art antérieur. 25 Pour ce faire, l'invention a pour objet une enceinte lubrifiée de turbomachine d'aéronef, au sein de laquelle est agencée un palier de roulement inter-turbine, ladite enceinte étant formée en partie par les éléments suivants : solidaire en 3 pression, un premier tourillon destiné à être rotation d'un arbre de turbine basse solidaire en un second tourillon destiné à être rotation d'un rotor de turbine haute pression ; - un joint d'étanchéité à labyrinthe situé à l'amont de ladite enceinte, le joint comprenant une première partie portée par ledit second tourillon, ainsi qu'une seconde partie complémentaire solidaire en rotation dudit premier tourillon, ladite enceinte présentant un espace intérieur logeant une bague support de roulement centrée sur un axe longitudinal de l'enceinte, ladite bague support de roulement présentant une extrémité aval fixée sur ledit premier tourillon, et portant une piste annulaire externe dudit palier de roulement inter-turbine, une piste annulaire interne dudit palier de roulement inter-turbine étant portée par ledit second tourillon. Selon l'invention, ladite seconde partie du joint à labyrinthe est solidaire d'une extrémité amont de ladite bague support de roulement. Avec la conception spécifique à la présente invention, les déplacements radiaux de la bague de support de roulement inter-turbine n'ont plus ou que peu d'incidence sur la consommation de jeu au niveau du joint d'étanchéité amont, ce dernier étant par conséquent moins soumis au risque d'usure et présentant une durée de vie augmentée. De préférence, ladite première partie du joint à labyrinthe est formée par des léchettes, et ladite seconde partie complémentaire est formée par une piste en matériau abradable. Une solution inverse est également possible, sans sortir du cadre de l'invention. De préférence, un second joint à labyrinthe est agencé entre la bague support de roulement et le second tourillon, ledit second joint à labyrinthe étant placé axialement entre ladite piste annulaire externe dudit palier de roulement inter-turbine, et ledit joint à labyrinthe. De préférence, l'enceinte est également formée par une paroi annulaire amont agencée radialement vers l'extérieur par rapport à ladite bague support de roulement, ladite paroi annulaire amont étant fixée à une extrémité aval du premier tourillon, et un joint d'étanchéité à recouvrement radial est agencé entre ladite paroi annulaire amont et l'extrémité amont de ladite bague support de roulement. Ce joint à recouvrement est statique ou semi-statique, et permet de conserver une étanchéité même en cas de déplacement relatif selon la direction radiale, entre la bague de support et l'ensemble comportant la paroi annulaire amont ainsi que le premier tourillon. L'étanchéité renforcée s'explique également par le fait que tous ces éléments se trouvent liés au sein d'un même ensemble tournant. De préférence, ledit joint à recouvrement radial se situe au droit du joint à labyrinthe, selon la direction radiale, même si un décalage axial entre les deux joints pourrait être adopté, sans sortir du cadre de l'invention. De préférence, l'extrémité amont de la bague support de roulement est percée de trous de passage d'huile. De préférence, l'extrémité aval de la bague support de roulement est fixée sur une portion radiale dudit premier tourillon. L'invention a également pour objet une turbomachine d'aéronef comprenant une enceinte lubrifiée telle que décrite ci-dessus. Elle comporte de préférence un arbre de turbine basse pression réalisé d'une seule pièce avec ledit premier tourillon, même si celui-ci pourrait alternativement être réalisé séparément et fixé à l'arbre basse pression, sans sortir du cadre de l'invention. Enfin, la turbomachine comporte un rotor de turbine haute-pression réalisé d'une seule pièce avec ledit second tourillon. Ici aussi, le second tourillon pourrait alternativement être réalisé séparément, et fixé au rotor haute pression. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description détaillée non limitative ci-dessous. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS Cette description sera faite au regard des dessins annexés parmi lesquels ; - la figure 1 représente une vue en demi-coupe d'une partie arrière de turbomachine d'aéronef, 30 comprenant une enceinte lubrifiée selon un mode de réalisation préféré de la présente invention ; - la figure 2 représente une partie de l'enceinte lubrifiée selon un autre mode de réalisation de l'invention ; et - la figure 3 représente une partie de 5 l'enceinte lubrifiée selon encore un autre mode de réalisation de l'invention. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS En référence à la figure 1, il est représenté la partie arrière d'une turbomachine 10 d'aéronef 1, prenant ici la forme d'un turboréacteur à double corps et double flux, d'axe longitudinal 2. La partie arrière présente, successivement de l'amont vers l'aval, une turbine haute pression 6 et une turbine basse pression 8. A cet égard, il est noté 15 que dans toute la description, les termes « amont » et « aval » sont à considérer par rapport à une direction principale 4 d'écoulement des gaz à travers la turbomachine. Globalement, chaque turbine 6, 8 comprend 20 un arbre de turbine ainsi qu'un rotor de turbine équipé d'une pluralité de disques pourvus d'aubes. Sur la figure 1, il a été représenté une partie du dernier disque 10 du rotor de turbine haute pression 12, mais pas l'arbre de turbine haute pression. Il a également 25 été représenté l'arbre de turbine basse pression 14, ainsi qu'une partie radialement intérieure des disques 16 du rotor de turbine basse pression 18. Au niveau de la jonction entre les deux turbines, il est prévu une enceinte lubrifiée 20, dont 30 la fonction première est de loger un palier de roulement inter-turbine 22. L'enceinte 20 est dite lubrifiée en ce sens qu'elle est alimentée en huile pour refroidir le palier 22, à l'aide de moyens d'injection et de récupération d'huile connus de l'homme du métier, qui n'ont pas été représentés. L'enceinte 20 est de forme générale annulaire, centrée sur l'axe 2. Elle délimite un espace intérieur 24 dans lequel est logé le palier inter-turbine 22, grâce aux éléments suivants. Il s'agit tout d'abord d'un premier tourillon 26, comportant une portion radiale 28 s'étendant à partir de l'arbre basse pression 14, à proximité d'une extrémité aval de ce dernier. Ici, la portion radiale 28 est réalisée d'une seule pièce avec l'arbre 14. Au niveau de l'extrémité radiale externe de la portion 28, le tourillon se poursuit par une portion axiale 30 de forme générale cylindrique et/ou tronconique, s'étendant vers l'amont. Cette portion 30 délimite l'espace 24 radialement vers l'extérieur, en étant centrée sur l'axe 2, tout comme l'ensemble des autres pièces de l'enceinte 20. Outre la délimitation de l'enceinte, la portion 30 sert aussi de support radial interne à un palier de roulement 32, également en appui externe sur une portion tronconique 34 du carter d'éjection des gaz 36. A cet égard, un autre palier de roulement 38 est interposé entre une portion tronconique 40 du carter d'éjection des gaz 36 et une extrémité aval 14a de l'arbre 14, cette extrémité étant située en aval de la portion radiale 28 du premier tourillon. D'ailleurs, dans le cas où ce dernier serait réalisé séparément de l'arbre 14, l'extrémité aval 14a pourrait alternativement être réalisée d'une seule pièce avec ce tourillon 26. L'extrémité aval de la portion 30 du tourillon 26 porte une bride de fixation 42, orientée 5 radialement, et fixée par boulons à une autre bride radiale de fixation 44 portant une paroi annulaire amont 46 de délimitation de l'espace 24. Cette paroi 46 est également de forme générale cylindrique et/ou tronconique. La bride 44 porte également un support 45 10 d'une partie d'un joint à labyrinthe 47 dont l'autre partie est solidaire d'une bride 49 du rotor de turbine haute pression 12. Entre les deux brides 42, 44 se trouve une troisième bride 50 portant intérieurement un cylindre 15 52 dont la surface intérieure est pourvu de reliefs afin de former des canaux de passage d'huile. Enfin, une quatrième bride radiale de fixation 56, agencée en aval de la bride 42, porte un support de joint à labyrinthe 58 établissant la 20 jonction avec une autre portion tronconique 60 du carter 36, ce joint 60 étant situé autour du palier 32. Le joint à labyrinthe 58 ferme une autre enceinte lubrifiée, intégrant le palier 32, et communiquant tout de même avec l'enceinte 20 par des 25 orifices 62 pratiqués à travers la portion 30 du tourillon 26. En outre, l'enceinte 20 est formée par une portion cylindrique 66 en appui radial extérieur sur l'arbre 14, avec lequel il pourrait néanmoins être 30 réalisé d'une seule pièce, ou bien encore réalisé d'une seule pièce avec le tourillon 26. Dans le mode de réalisation représenté, la portion 66 présente une extrémité aval fixée sur la portion radiale 28 du tourillon, de préférence par boulons. A l'extrémité amont, la portion 66 est équipée d'un joint à labyrinthe 68 également porté par un second tourillon 70, formant une partie de l'enceinte 20 et étant solidaire du rotor de turbine haute pression 12. Ici, le tourillon 70 est réalisé d'une seule pièce avec le rotor, mais pourrait alternativement être fixé sur celui-ci. Le joint 68, fermant l'espace intérieur d'enceinte 24, est alimenté en air pressurisé prélevé à l'amont de la turbomachine afin d'éviter les fuites d'huile. Dans l'espace 24, il est prévu une bague de support de roulement 72, centrée sur l'axe 2. Cette bague, également dite bague souple, présente une extrémité aval 72a au niveau de laquelle se trouve une bride radiale de fixation 76, en appui contre la face amont de la portion 28 du premier tourillon sur laquelle elle est fixée par boulons. Ces derniers traversent également la bride de fixation de la portion cylindrique 66. A proximité de son extrémité aval, la bague 72 porte une piste annulaire de roulement 74 du palier inter-turbine 22, cette piste externe étant préférentiellement formée par l'alésage de la bague. Alternativement, un élément additionnel formant piste de roulement pourrait être rapporté sur cette bague, sans sortir du cadre de l'invention. La piste annulaire interne de roulement 78 du palier inter-turbine 22 est quant à elle portée par le second tourillon 70, et plus précisément prévue sur un élément additionnel annulaire 80 rapporté fixement sur ce tourillon, et en appui radial externe sur ce dernier. D'ailleurs, cet élément additionnel 80 présente, au niveau de son extrémité amont, des léchettes 82 d'un joint à labyrinthe 84. Les léchettes, réalisées d'une seule pièce avec l'élément 80 ou rapportées sur ce dernier, coopèrent avec une piste en matériau abradable 86 qui les entoure. L'une des particularités de la présente invention réside dans le fait que la piste annulaire 86 est solidaire de l'extrémité amont 72b de la bague 72, sur laquelle elle est directement rapportée. Par conséquent, cette extrémité amont 72b est pourvue d'une gorge au sein de laquelle est logée fixement la piste abradable 86. En d'autres termes, la piste 86 se situe dans le prolongement amont de la piste 74, sur une même pièce, et appartient donc au même repère tournant que la bague souple 72. Les risques d'usure du joint à labyrinthe 84 sont donc largement réduits, et sa durée de vie accrue. Ici aussi, le joint 84 fermant l'espace intérieur d'enceinte 24 est alimenté en air pressurisé prélevé à l'amont de la turbomachine, afin d'éviter les fuites d'huile. Entre la piste de roulement 74 et la piste abradable 86, l'extrémité amont 72b est percée de trous 88 permettant le passage de l'huile entre une partie radialement interne et une partie radialement externe de l'espace 24. La partie radialement externe, délimitée par la portion 30 du premier tourillon, le cylindre 52 et la paroi annulaire amont 46, est fermée à l'amont par un joint à recouvrement radial 92 agencée entre 5 l'extrémité amont de la portion 46 et la surface externe de l'extrémité amont 72b. Ce joint 92 est réalisé de manière conventionnelle, à savoir à l'aide d'une saillie radiale logée avec un jeu radial dans une gorge annulaire correspondante. La particularité réside 10 ici dans le fait que les deux éléments reliés par ce joint 92 sont solidaires en rotation, impliquant un caractère statique ou semi-statique procurant de bonnes performances d'étanchéité. Le joint 92, situé au droit radialement du 15 joint à labyrinthe 84, absorbe en effet uniquement les déplacements radiaux entre la bague 72 et l'ensemble formé par la portion 30 du premier tourillon, le cylindre 52 et la paroi annulaire amont 46. Ces déplacements sont tolérés par la souplesse de la bague 20 72, et par la présence d'un jeu radial suffisant entre cette dernière et la surface intérieure cannelée du cylindre 52, située au droit radialement de la piste 74 recevant la cage de roulement 75. Dans l'autre mode de réalisation représenté 25 sur la figure 2, il est prévu un second joint à labyrinthe 96, également agencé entre l'extrémité aval 72b de la bague support 72 et le second tourillon 70. Le second joint à labyrinthe 96 est placé axialement entre la piste annulaire externe de roulement inter- 30 turbine 74, et le joint à labyrinthe 84 précédemment décrit. Ici, les léchettes des deux joints 84, 96 sont de préférence réalisées directement sur le tourillon 70, en étant formées d'une seule pièce avec celui-ci. Enfin, sur l'autre mode de réalisation de la figure 3, le joint à labyrinthe 84 présente une 5 efficacité renforcée en adoptant des léchettes radialement internes et radialement externes solidaires de l'extrémité aval 72b, ici référencées 86, et coopérant respectivement avec deux pistes annulaire abradables correspondantes solidaires du second 10 tourillon 70, ici référencées 82. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier à l'invention qui vient d'être décrite, uniquement à titre d'exemples non limitatifs. 15 REVENDICATIONS1. Enceinte lubrifiée (20) de turbomachine d'aéronef, au sein de laquelle est agencée un palier de roulement inter-turbine (22), ladite enceinte étant formée en partie par les éléments suivants : - un premier tourillon (26) destiné à être 10 solidaire en rotation d'un arbre de turbine basse pression (14), - un second tourillon (70) destiné à être solidaire en rotation d'un rotor de turbine haute pression (12) ; 15 - un joint d'étanchéité à labyrinthe (84) situé à l'amont de ladite enceinte, le joint comprenant une première partie (82) portée par ledit second tourillon (70), ainsi qu'une seconde partie complémentaire (86) solidaire en rotation dudit premier 20 tourillon (26), ladite enceinte présentant un espace intérieur (24) logeant une bague support de roulement (72) centrée sur un axe longitudinal (2) de l'enceinte, ladite bague support de roulement présentant une 25 extrémité aval (72a) fixée sur ledit premier tourillon (26), et portant une piste annulaire externe (74) dudit palier de roulement inter-turbine (22), une piste annulaire interne (78) dudit palier de roulement inter-turbine étant portée par ledit second tourillon (70), 30 caractérisée en ce que ladite seconde partie (86) du joint à labyrinthe est solidaire d'uneextrémité amont (72b) de ladite bague support de roulement (72). 2. Enceinte selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite première partie du joint à labyrinthe est formée par des léchettes (82), et en ce que ladite seconde partie complémentaire est formée par une piste en matériau abradable (86), ou inversement. 3. Enceinte selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce qu'un second joint à labyrinthe (96) est agencé entre la bague support de roulement (72) et le second tourillon (70), ledit second joint à labyrinthe étant placé axialement entre ladite piste annulaire externe (74) dudit palier de roulement inter-turbine et ledit joint à labyrinthe (84). 4. Enceinte selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est également formée par une paroi annulaire amont (46) agencée radialement vers l'extérieur par rapport à ladite bague support de roulement (72), ladite paroi annulaire amont étant fixée à une extrémité aval du premier tourillon (26), et en ce qu'un joint d'étanchéité à recouvrement radial (92) est agencé entre ladite paroi annulaire amont (46) et l'extrémité amont (72b) de ladite bague support de roulement.30 5. Enceinte selon la revendication 4, caractérisée en ce que ledit joint à recouvrement radial (92) se situe au droit du joint à labyrinthe (84), selon la direction radiale. 6. Enceinte selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'extrémité amont (72b) de la bague support de roulement (72) est percée de trous de passage d'huile (88). 7. Enceinte selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'extrémité aval (72a) de la bague support de roulement est fixée sur une portion radiale (28) dudit premier tourillon (26). 8. Turbomachine (1) d'aéronef comprenant une enceinte lubrifiée (20) selon l'une quelconque des revendications précédentes. 9. Turbomachine selon la revendication 8, caractérisée en ce qu'elle comporte un arbre de turbine basse pression (14), réalisé d'une seule pièce avec ledit premier tourillon (26). 10. Turbomachine selon la revendication 8 ou la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle comporte un rotor de turbine haute-pression (12) réalisé d'une seule pièce avec ledit second tourillon (70).